JP2013510929A - Smear-resistant inkjet ink - Google Patents

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Abstract

本発明は、ポリウレタン分散と自己分散型顔料とを含むインクジェットインク、詳細には耐スミア性インクジェットインクそしてさらに詳細には耐スミア性顔料水性インクジェットインクに関する。ポリウレタン分散は、−30℃超〜約35℃未満のガラス転移温度Tgを有し、かつ1.7〜5×10パスカルの損失弾性率E’’および/またはピーク損失正接が0.23〜0.65である、という熱特性のうちの少なくとも1つを有し、ここで、ガラス転移温度、ピーク損失正接および損失弾性率は、ポリウレタン分散から調製された膜についての動的機械分析によって測定される。The present invention relates to an inkjet ink comprising a polyurethane dispersion and a self-dispersing pigment, particularly a smear-resistant inkjet ink, and more particularly a smear-resistant pigmented aqueous inkjet ink. The polyurethane dispersion has a glass transition temperature Tg of greater than −30 ° C. to less than about 35 ° C. and a loss modulus E ″ and / or peak loss tangent of 1.7 to 5 × 10 8 Pascals of 0.23 to Having at least one of the thermal properties of 0.65, where glass transition temperature, peak loss tangent and loss modulus are measured by dynamic mechanical analysis on films prepared from polyurethane dispersions Is done.

Description

本発明は、−30℃超〜35℃未満のガラス転移温度Tgを有し、かつ、1)1.7〜5×10パスカルの損失弾性率E’’および、2)ピーク損失正接が0.23〜0.65である、という熱特性のうちの少なくとも1つを有するポリウレタン分散を含むインクジェットインク、詳細には耐スミア性インクジェットインクそしてさらに詳細には耐スミア性顔料水性インクジェットインクに関する。使用されている顔料は、自己分散型顔料である。 The present invention has a glass transition temperature Tg of more than −30 ° C. to less than 35 ° C., and 1) a loss elastic modulus E ″ of 1.7 to 5 × 10 8 pascals and 2) a peak loss tangent of 0 It relates to an inkjet ink comprising a polyurethane dispersion having at least one of the thermal properties of .23 to 0.65, in particular a smear-resistant inkjet ink and more particularly a smear-resistant pigmented aqueous inkjet ink. The pigment used is a self-dispersing pigment.

染料および顔料の両方共インクジェットインク用の着色剤として使用されてきた。染料は典型的には、顔料と比べて優れた色特性を提供するが、急速に退色し、より擦り消され易い。水性媒質中に分散した顔料を含むインクは、有利にも、印刷画像の水堅牢度および日光堅牢度に関して水溶性染料を用いるインクよりも優れている。   Both dyes and pigments have been used as colorants for inkjet inks. Dyes typically provide superior color properties compared to pigments, but fade quickly and are more susceptible to abrasion. Inks containing pigments dispersed in an aqueous medium are advantageously superior to inks using water-soluble dyes in terms of water fastness and sunlight fastness of the printed image.

水性インクジェットインクに適した顔料は一般に当該技術分野において周知である。従来、顔料は、ビヒクル中に顔料の安定した分散を生成するように、分散剤例えばポリマー分散剤または界面活性剤によって安定化されていた。しかしながら、さらに最近では、いわゆる「自己分散可能」または「自己分散型」顔料(以下「SDP」と呼ぶ)が開発されてきた。名前が意味する通り、SDPは、分散剤無しで水中に分散可能である。   Suitable pigments for aqueous inkjet inks are generally well known in the art. Traditionally, pigments have been stabilized with a dispersant, such as a polymer dispersant or a surfactant, to produce a stable dispersion of the pigment in the vehicle. More recently, however, so-called “self-dispersible” or “self-dispersing” pigments (hereinafter “SDP”) have been developed. As the name implies, SDP can be dispersed in water without a dispersant.

SDPは多くの場合、同じ顔料においてより大きな安定性とより低い粘度を与えるという点から見て、従来の分散剤で安定化された顔料に比べ有利である。   SDP is often advantageous over conventional dispersant-stabilized pigments in that it provides greater stability and lower viscosity in the same pigment.

一部の点では有利であるものの、浸透性の顔料ベースのインク組成物は、インクを普通紙上に印刷した場合の発色を幾分か低下させるかもしれない。顔料の含有量を増大させると、発色は改善されるかもしれないが、一般にインクの粘度は増大し、したがって、インクの駆出安定性にとっては不利であることが多い。しかしながら、SDPが有益な特性を有することから、粘度に対する影響を削減しながらこれらの顔料をより高レベルまで投入することが可能になる。こうして、SDPを使用することによって優れた発色を有する浸透性インクがなおも可能である。   Although advantageous in some respects, permeable pigment-based ink compositions may somewhat reduce the color development when the ink is printed on plain paper. Increasing the pigment content may improve color development, but generally increases the viscosity of the ink and is therefore often detrimental to the ejection stability of the ink. However, because SDP has beneficial properties, it is possible to feed these pigments to higher levels while reducing the impact on viscosity. Thus, penetrating inks with excellent color development are still possible by using SDP.

SDPの使用がもたらすこれらの潜在的利点にも関わらず、SDPを用いて調合されたインクは、記録媒体、詳細には普通紙上において幾分か定着不良の傾向をもつ。定着不良の一例は、インクジェット印刷された画像上で蛍光ペンを使用した場合にインクが汚される場合である。   Despite these potential benefits brought about by the use of SDP, inks formulated with SDP tend to have some poor fixing on recording media, particularly plain paper. One example of fixing failure is when ink is soiled when a highlighter pen is used on an ink jet printed image.

それでもなお、普通紙上に優れた色で印刷できしかも耐スミア性のあるSDPを含む分散安定性と駆出安定性の有するインクジェットインクに対するニーズが存在している。   Nevertheless, there is a need for inkjet inks that have excellent dispersion stability and ejection stability, including SDP, which can be printed on plain paper with excellent color and is smear resistant.

一実施形態は、優れた安定性および噴出特性も提供しながら、優れたスミア堅牢度、水堅牢度および高い光学密度(OD)を有する水性インクジェットインクを提供している。   One embodiment provides an aqueous inkjet ink that has excellent smear fastness, water fastness and high optical density (OD) while also providing excellent stability and jetting properties.

別の実施形態は、SDP、ポリウレタン分散および水を含む水性インクジェットインクにおいて、ポリウレタンが動的機械分析によって測定された場合に或る種の熱特性を有する水性インクジェットインクを提供している。   Another embodiment provides an aqueous inkjet ink that includes certain thermal properties when the polyurethane is measured by dynamic mechanical analysis in an aqueous inkjet ink comprising SDP, polyurethane dispersion and water.

したがって、水性インクジェットインク組成物は、約1重量%〜約20重量%の自己分散型顔料と約1重量%〜約10重量%のポリウレタン分散とを含み、ポリウレタン分散は、−30℃超〜35℃未満のガラス転移温度Tgを有し、
a. 1.7〜5×10パスカルの損失弾性率E’’、
b. ピーク損失正接が0.23〜0.65である、
という熱特性のうちの少なくとも1つを有し、ここで、ガラス転移温度、ピーク損失正接および損失弾性率は、ポリウレタン分散から調製された膜についての動的機械分析によって測定される。
Accordingly, the aqueous inkjet ink composition comprises from about 1% to about 20% by weight of a self-dispersing pigment and from about 1% to about 10% by weight of polyurethane dispersion, wherein the polyurethane dispersion is from above −30 ° C. to 35%. Having a glass transition temperature Tg of less than
a. 1.7-5 × 10 8 Pascal loss elastic modulus E ″,
b. The peak loss tangent is 0.23 to 0.65,
Wherein the glass transition temperature, peak loss tangent and loss modulus are measured by dynamic mechanical analysis on membranes prepared from polyurethane dispersions.

さらに別の実施形態は、水性媒質中に分散された自己分散型顔料を含む水性インクジェットインクにおいて、ポリウレタン分散をさらに含み、ここでポリウレタンが上述の熱特性を有している水性インクジェットインクを提供している。   Yet another embodiment provides an aqueous inkjet ink comprising a self-dispersing pigment dispersed in an aqueous medium, further comprising a polyurethane dispersion, wherein the polyurethane has the thermal properties described above. ing.

自己分散型顔料は任意にはアニオン親水性化学基を含み、任意には化学基はカルボキシル基を含む。これらのアニオン親水性基は、カルボニル、カルボキシル、ヒドロキシルおよびスルホンからなる群から選択される少なくとも1つの官能基を顔料の表面上に結合させるように、次亜塩素酸、スルホン酸またはオゾンで表面を酸化的に処理することによって得られるかもしれない。酸化剤はオゾンであってよい。オゾンは、カーボンブラックから自己分散型炭素顔料を製造するために有用である。酸化顔料は、3μモル/M未満の酸価を有していてよい。 Self-dispersing pigments optionally contain an anionic hydrophilic chemical group, and optionally the chemical group contains a carboxyl group. These anionic hydrophilic groups are bonded to the surface with hypochlorous acid, sulfonic acid or ozone so that at least one functional group selected from the group consisting of carbonyl, carboxyl, hydroxyl and sulfone is bonded onto the surface of the pigment. It may be obtained by oxidative treatment. The oxidant may be ozone. Ozone is useful for producing self-dispersing carbon pigments from carbon black. The oxidized pigment may have an acid value of less than 3 μmol / M 2 .

別の実施形態は、上述の水性インクジェットインクを用いてインクジェット印刷する方法を提供する。   Another embodiment provides a method of inkjet printing using the aqueous inkjet ink described above.

別の実施形態は、SDPと上述の熱特性を有するポリウレタンを含む水性インクジェットインクに加えて少なくとも1つの他のカラーインクジェットインクを含むインクセットを提供する。   Another embodiment provides an ink set that includes at least one other color ink-jet ink in addition to an aqueous ink-jet ink comprising SDP and a polyurethane having the thermal properties described above.

一実施形態は、インクが普通紙上で印刷するために特に有利であると規定している。   One embodiment provides that the ink is particularly advantageous for printing on plain paper.

当業者は、以下の詳細な説明を読むことによって本発明のこれらのおよび他の特徴および利点をさらに容易に理解するものである。当業者であれば、以上および以下で明確化を期して別個の実施形態に関連して説明されている本発明のいくつかの特徴を、単一の実施形態に組合せた形で提供してよいということを認識することができる。逆に、簡潔さのために単一の実施形態に関連して記述されている本発明のさまざまな特徴を、別個にまたは任意の下位組合せで提供してもよい。さらに、単数での言及には、前後関係による別段の指定のないかぎり、複数も含まれるかもしれない(例えば「a」および「an」は1つまたは1つ以上を意味するかもしれない)。さらに、範囲として明記されている値に対する言及は、その範囲内のありとあらゆる値を含む。   Those skilled in the art will more readily understand these and other features and advantages of the present invention upon reading the following detailed description. Those skilled in the art may provide several features of the invention described above and below in connection with separate embodiments for clarity in combination in a single embodiment. I can recognize that. Conversely, various features of the invention described in connection with a single embodiment for brevity may be provided separately or in any subcombination. Further, singular references may also include the plural unless the context clearly indicates otherwise (eg, “a” and “an” may mean one or more). Further, reference to values stated as ranges include every and every value within that range.

別段の指定または定義のないかぎり、本明細書中で使用されるすべての技術的および科学的用語は、本発明が関連する技術分野の当業者により一般的に理解される意味を有する。   Unless defined or defined otherwise, all technical and scientific terms used herein have the meaning commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention is related.

別段の指定のないかぎり、全ての百分率、部分、比率などは重量による。量、濃度または他の値またはパラメータが範囲、好ましい範囲または、好ましい上限値と好ましい下限値のリストのいずれかとして示されている場合、これは、範囲が別途開示されているか否かとは無関係に、あらゆる範囲上限または好適値とあらゆる範囲下限または好適値のあらゆる対で形成された全ての範囲を具体的に開示しているものとして理解すべきである。数値範囲が本明細書中に列挙されている場合には、別段の指定のないかぎり、その範囲は、その端点および範囲内の全ての整数および分数を含むように意図される。   Unless otherwise specified, all percentages, parts, ratios, etc. are by weight. Where an amount, concentration or other value or parameter is shown as either a range, preferred range or a list of preferred upper and lower limits, this is independent of whether the range is disclosed separately. It should be understood that all ranges formed by any pair of any upper range limit or preferred value and any lower range limit or preferred value are specifically disclosed. When numerical ranges are listed herein, the ranges are intended to include all integers and fractions within the endpoints and ranges, unless otherwise specified.

「約」という用語が1つの値または一範囲の一端点を記述する上で使用されている場合、その開示は、言及された具体的値または端点を含むものと理解されるべきである。   Where the term “about” is used in describing a value or endpoint of a range, the disclosure should be understood to include the specific value or endpoint referred to.

本明細書中で使用される「分散」という用語は、1相がバルク物質全体にわたり分布した細分割された粒子(多くの場合コロイドサイズ範囲に入るもの)で構成され、この粒子が分散相または内部相でありバルク物質が連続相または外部相である2相系を意味する。バルク系は、水性系であることが多い。   As used herein, the term “dispersed” is composed of finely divided particles (often in the colloidal size range) in which one phase is distributed throughout the bulk material, which particles are either dispersed phase or It means a two-phase system that is an internal phase and whose bulk material is a continuous phase or an external phase. Bulk systems are often aqueous systems.

本明細書中で使用される「顔料」という用語は、別の物質または混合物に色を付与する通常は粉末形態であるあらゆる物質を意味する。さらに、この定義には、分散染料、白色および黒色顔料も含まれる。   The term “pigment” as used herein refers to any substance, usually in powder form, that imparts color to another substance or mixture. In addition, this definition includes disperse dyes, white and black pigments.

本明細書中で使用される「HSD」という用語は、高速分散性を意味する。   As used herein, the term “HSD” means fast dispersibility.

本明細書で使用される増強または改良された「印刷品質」に対する言及は、印刷画像の光学密度、光沢および画像弁別性(DOI)ならびに、例えば摩擦堅牢度(指摩擦)、水堅牢度(水滴)およびスミア堅牢度(蛍光ペンストローク)などを含めた、堅牢度(印刷画像からのインク除去に対する耐性)のうちの一部の面が改善されていることを意味する。   As used herein, references to enhanced or improved “print quality” include optical density, gloss and image discrimination (DOI) of printed images, as well as, for example, friction fastness (finger rub), water fastness (water droplets) ) And smear fastness (fluorescent pen stroke), etc., meaning that some aspects of fastness (resistance to ink removal from the printed image) are improved.

本明細書で使用される「OD」という用語は光学密度を意味する。   As used herein, the term “OD” means optical density.

本明細書で使用される「SDP」という用語は、「自己分散可能」または「自己分散性」顔料を意味する。   As used herein, the term “SDP” means a “self-dispersible” or “self-dispersing” pigment.

本明細書で使用される「水性ビヒクル」という用語は、水または水と少なくとも1つの水溶性有機溶媒(共溶媒)の混合物を意味する。   As used herein, the term “aqueous vehicle” means water or a mixture of water and at least one water-soluble organic solvent (co-solvent).

本明細書で使用される「実質的に」という用語は、相当程度、ほぼ全てを意味する。   As used herein, the term “substantially” means to a substantial extent almost all.

本明細書で使用される「Mn」という用語は、サイズ排除クロマトグラフィによって測定される数平均分子量を意味する。   As used herein, the term “Mn” refers to the number average molecular weight measured by size exclusion chromatography.

本明細書で使用される「Mw」という用語は、サイズ排除クロマトグラフィで測定される重量平均分子量を意味する。   As used herein, the term “Mw” means the weight average molecular weight measured by size exclusion chromatography.

本明細書で使用される「Pd」という用語は、重量平均分子量を数平均分子量で除したものである多分散性を意味する。   As used herein, the term “Pd” means polydispersity, which is the weight average molecular weight divided by the number average molecular weight.

本明細書で使用される「d50」という用語は、粒子の50%がより小さいものである粒径を意味し;「d95」は、粒子の95%がより小さいものである粒径を意味する。   As used herein, the term “d50” means a particle size where 50% of the particles are smaller; “d95” means a particle size where 95% of the particles are smaller. .

本明細書で使用される「cP」という用語は、粘度の単位であるセンチポイズを意味する。   As used herein, the term “cP” means centipoise, a unit of viscosity.

本明細書で使用される「プレポリマー」という用語は、重合プロセスにおける中間体であり、同様にポリマーとみなすことのできるポリマーを意味する。   The term “prepolymer” as used herein means a polymer that is an intermediate in the polymerization process and can also be considered a polymer.

本明細書で使用される「AN」という用語は、酸価つまり固体ポリマー1グラムあたりのKOHmg数を意味する。   As used herein, the term “AN” refers to acid number, ie, mg KOH per gram of solid polymer.

本明細書で使用される「中和剤」という用語は、イオン性基をより親水性の高いイオン(塩)基へと転換するために有用である全てのタイプの作用物質を包含することを意味する。   As used herein, the term “neutralizing agent” is meant to encompass all types of agents that are useful for converting ionic groups to more hydrophilic ionic (salt) groups. means.

本明細書で使用される「PUD」という用語は、本明細書中で記述されているポリウレタン分散を意味する。   The term “PUD” as used herein refers to the polyurethane dispersion described herein.

本明細書で使用される「DMIPA」という用語は、ジメチルイソプロピルアミンを意味する。   As used herein, the term “DMIPA” means dimethylisopropylamine.

本明細書で使用される「DMPA」という用語は、ジメチロールプロピオン酸を意味する。   As used herein, the term “DMPA” means dimethylolpropionic acid.

本明細書で使用される「TEA」という用語は、トリエチルアミンを意味する。   As used herein, the term “TEA” means triethylamine.

本明細書で使用される「IPDI」という用語は、イソホロンジイソシアネートを意味する。   As used herein, the term “IPDI” means isophorone diisocyanate.

本明細書で使用される「NCOプレポリマー」という用語は、ポリウレタンの特徴を有するポリマー、ただし、より高分子量のポリマーを調製するためのイソシアネートまたはイソシアネート反応基とのさらなる反応を意味する。   As used herein, the term “NCO prepolymer” means a polymer having the characteristics of a polyurethane, but further reaction with isocyanates or isocyanate reactive groups to prepare higher molecular weight polymers.

30℃超〜35℃未満のガラス転移温度(Tg)を有するポリウレタン分散は、優れた耐スミア性を提供する。さらに上述のガラス転移温度を有し、かつ
a. 1.7〜5×10パスカルの損失弾性率E’’、
b. ピーク損失正接が0.23〜0.65である、
という熱特性のうちの少なくとも1つを有し、ここで、ガラス転移温度Tg、ピーク損失正接および損失弾性率が、ポリウレタン分散から調製された膜についての動的機械分析によって測定されるポリウレタンは、改善された耐スミア性を有する。
Polyurethane dispersions having a glass transition temperature (Tg) above 30 ° C. and below 35 ° C. provide excellent smear resistance. Further having the glass transition temperature described above, and a. 1.7-5 × 10 8 Pascal loss elastic modulus E ″,
b. The peak loss tangent is 0.23 to 0.65,
A polyurethane whose glass transition temperature Tg, peak loss tangent and loss modulus are measured by dynamic mechanical analysis on a film prepared from a polyurethane dispersion, having at least one of the following thermal properties: Has improved smear resistance.

耐スミア性は、普通紙上に印刷し、印刷後のさまざまな時点で印刷画像上を横断して黄色蛍光ペンを使用することによって測定される。スミアの量は、試験された異なるポリウレタンの間で比較される。以上で示したTgおよび損失弾性率および/またはピーク損失正接を有していたものは、耐スミア性について優れていた。別の実施形態は、上記範囲内の損失弾性率E’’とピーク損失正接の両方を有するポリウレタン分散を提供する。   Smear resistance is measured by printing on plain paper and using a yellow highlighter across the printed image at various times after printing. The amount of smear is compared between the different polyurethanes tested. Those having the above-described Tg and loss elastic modulus and / or peak loss tangent were excellent in smear resistance. Another embodiment provides a polyurethane dispersion having both a loss modulus E "and a peak loss tangent within the above range.

別の実施形態では、2.4〜4.5×10パスカルの損失弾性率E’’と共に−30℃超〜35℃未満のガラス転移温度Tgを有するポリウレタン分散を使用してよい。別の実施形態では、ピーク損失正接と共に−30℃超〜35℃未満のガラス転移温度Tgを有するポリウレタン分散は、0.24〜0.45であってよい。さらに別の実施形態では、ポリウレタン分散は、2.4〜4.5×10パスカルの損失弾性率E’’と0.24〜0.45のピーク損失正接の両方を有する。 In another embodiment, a polyurethane dispersion having a glass transition temperature Tg of greater than −30 ° C. to less than 35 ° C. with a loss modulus E ″ of 2.4-4.5 × 10 8 Pascals may be used. In another embodiment, the polyurethane dispersion having a glass transition temperature Tg greater than −30 ° C. and less than 35 ° C. with a peak loss tangent may be 0.24 to 0.45. In yet another embodiment, the polyurethane dispersion has both a loss modulus E ″ of 2.4-4.5 × 10 8 Pascal and a peak loss tangent of 0.24-0.45.

一部のポリウレタン分散添加剤が、特に自己分散型顔料用のインクジェットインクの耐スミア性を改善することは公知である。ポリウレタン分散は、印刷された時点で膜を形成し、基材の上面にある確率が最も高い自己分散型顔料を保護する可能性が高い。したがって、理論により束縛はされないものの、基材に対するより優れた接着力を有するものの脆性をもたない膜が求められた。これらの特性のため、米国特許第7,176,248号明細書中にすでに記載されているものよりも高いガラス転移温度Tgを有するポリウレタンを発見するために上述の動的機械熱試験が実施されることになった。過度に高いTgを有する膜は脆性が高く基材上のSDPおよび/または基材から「離脱し」、耐スミア性が改善された結果を全くもたらさないことがわかった。しかしながら、ポリウレタンが−30〜35℃のTgを有することは、ポリウレタンを充分に説明するものではなく、ポリウレタンは同様に、損失弾性率および/またはピーク損失正接により特徴づけされる他の特性も有していなければならなかった。理論により束縛されないものの、これらの熱特性から、ポリウレタン膜が、基材の表面上のSDP粒子との「会合」を保持しながらスミア試験の応力下で変形し得るように充分柔軟であるか否かを予測することが可能になる。   It is known that some polyurethane dispersion additives improve the smear resistance of inkjet inks, especially for self-dispersing pigments. Polyurethane dispersions are likely to form a film when printed and protect the self-dispersing pigments that are most likely on the top surface of the substrate. Accordingly, there has been a demand for a film that is not constrained by theory but has a better adhesion to a substrate but does not have brittleness. Because of these properties, the dynamic mechanical thermal test described above was performed to find polyurethanes with higher glass transition temperatures Tg than those already described in US Pat. No. 7,176,248. I was supposed to. It has been found that films with excessively high Tg are highly brittle and “detach” from the SDP on the substrate and / or the substrate, with no result in improved smear resistance. However, the polyurethane having a Tg of -30 to 35 ° C does not fully describe the polyurethane, and the polyurethane also has other properties characterized by loss modulus and / or peak loss tangent. Had to be. While not being bound by theory, these thermal properties indicate that polyurethane films are sufficiently flexible to be able to deform under the stress of smear testing while retaining “association” with SDP particles on the surface of the substrate. It becomes possible to predict.

動的機械分析の使用は、その粘弾性の研究を通してポリマーを特徴づけするために周知のことである。これらの試験から得られる2つのパラメータは、加わったひずみに対する同相応力の比であるE’と、ひずみに対する異相応力の比であるE’’である。E’は1サイクルあたりの蓄積された機械エネルギーに関係づけられ、E’’は粘性分散を通して熱に転換されたエネルギーに関係づけされる。E’は貯蔵弾性率と呼ばれ、E’’は損失弾性率と呼ばれる。材料損失係数または損失正接は、一変形サイクルあたりに蓄積されたエネルギーに対する散逸エネルギーの比を表わすtanδ=E’’/E’である。物理的意味では、貯蔵弾性率は材料の剛性に関係づけされ、損失弾性率は材料の減衰能の中に反映される。ピークtanδ値において、粘性力と弾性力は平衡化されている。弾性力は、試験中に蛍光ペンにより誘発された印刷画像の変形を補償する傾向をもつ。損失正接は、粘性力対弾性力の比である。ピーク損失正接値において、粘性力と弾性力は平衡がとれている。弾性力は試験中に蛍光ペンにより誘発された画像の変形を補償する傾向をもつ。損失正接がピーク値よりも有意に高いかまたは低い場合には、画像は過度に脆いかまたは柔くなり、スミアが発生する。   The use of dynamic mechanical analysis is well known for characterizing polymers through their viscoelastic studies. The two parameters obtained from these tests are E ', which is the ratio of in-phase stress to applied strain, and E ", which is the ratio of out-of-phase stress to strain. E 'is related to the stored mechanical energy per cycle, and E "is related to the energy converted to heat through viscous dispersion. E ′ is called the storage elastic modulus, and E ″ is called the loss elastic modulus. The material loss factor or loss tangent is tan δ = E ″ / E ′, which represents the ratio of the dissipated energy to the energy stored per deformation cycle. In the physical sense, the storage modulus is related to the stiffness of the material and the loss modulus is reflected in the damping capacity of the material. At the peak tan δ value, the viscous force and the elastic force are balanced. The elastic force tends to compensate for the deformation of the printed image induced by the highlighter during the test. Loss tangent is the ratio of viscous force to elastic force. At the peak loss tangent value, the viscous force and the elastic force are balanced. The elastic force tends to compensate for image deformation induced by the highlighter during the test. If the loss tangent is significantly higher or lower than the peak value, the image becomes too brittle or soft and smears occur.

動的機械分析の一般的論述は、Encyclopedia of Polymer Science and Technologyのポリマー熱分析の節に見出されるかもしれない。   A general discussion of dynamic mechanical analysis may be found in the Polymer Thermal Analysis section of the Encyclopedia of Polymer Science and Technology.

ポリウレタン分散(PUD)
本発明によると、「ポリウレタン分散」という用語は、当業者がこの用語を理解する通り、ウレタン基そして任意には尿素基を含むポリマーの水性分散を意味する。これらのポリマーは同様に、水中のポリマーの安定した分散を維持するために必要とされる程度に親水性官能基を取込んでいる。
Polyurethane dispersion (PUD)
According to the present invention, the term “polyurethane dispersion” means an aqueous dispersion of a polymer containing urethane groups and optionally urea groups, as those skilled in the art understand this term. These polymers also incorporate hydrophilic functional groups to the extent required to maintain a stable dispersion of the polymer in water.

ポリウレタンは、上述の熱特性の評価に基づいて選択される。類似の合成スキームを有する任意の所与のポリウレタンセット中において、一見類似の要領で調製されたポリウレタンについて上述した熱特性を有するものはわずか1つしかないかもしれない。ポリウレタンの調製については、以下で説明する。   The polyurethane is selected based on the evaluation of the thermal characteristics described above. In any given set of polyurethanes having a similar synthesis scheme, there may be only one that has the thermal properties described above for polyurethanes prepared in a seemingly similar manner. The preparation of the polyurethane will be described below.

ポリウレタン分散は、取込まれたイオン官能基、特にアニオン官能基例えば中和された酸性基を通して分散中でポリマーが優先的に安定化されているポリウレタン分散である。これらのポリウレタンはアニオン安定化ポリウレタン分散と呼ばれる。さらなる詳細は、以下で提供されている。   Polyurethane dispersions are polyurethane dispersions in which the polymer is preferentially stabilized in the dispersion through incorporated ionic functional groups, in particular anionic functional groups such as neutralized acidic groups. These polyurethanes are called anion-stabilized polyurethane dispersions. Further details are provided below.

このような水性ポリウレタン分散は、最初にイソシアネート富有(N=C=O、NCO)プレポリマーを形成し、その後任意には多機能基鎖延長剤の存在下で水相中で鎖を延長させる多段階プロセスによって調製されてよい。余剰のイソシアネート反応基を有するポリウレタンも使用されてよい。   Such aqueous polyurethane dispersions first form an isocyanate-rich (N = C = O, NCO) prepolymer and then extend the chain in the aqueous phase, optionally in the presence of a multifunctional chain extender. It may be prepared by a step process. Polyurethanes with excess isocyanate reactive groups may also be used.

典型的には、ポリウレタン形成において、1つ以上のイソシアネート反応基を含む化合物ならびに、1つの酸性基または酸性塩基を含むイソシアネート基またはイソシアネート反応基を伴う少なくとも1つの化合物とジイソシアネートとを反応させて、中間生成物を形成する。イソシアネート基とイソシアネート反応基のモル比は、1.0:1.5から1.0:0.67まで変動してよい。   Typically, in polyurethane formation, reacting a compound containing one or more isocyanate reactive groups as well as at least one compound with an isocyanate group or isocyanate reactive group containing one acidic group or acidic base with a diisocyanate, An intermediate product is formed. The molar ratio of isocyanate groups to isocyanate reactive groups may vary from 1.0: 1.5 to 1.0: 0.67.

イオン基(または、例えば中和を介してイオン性が付与されるかもしれない基)を含むイソシアネート反応性化合物と反応させるのに適したジイソシアネートは、芳香族、脂環式または脂肪族結合イソシアネート基のいずれかを含むものである。より適切なジイソシアネートとしては、ポリエーテルグリコール、ジイソシアネートおよびジオールからポリウレタンおよび/またはポリウレタン−尿素を調製するのに有用なあらゆるジイソシアネートが含まれ、あるいはアミンを使用してもよい。適切なポリイソシアネートは、イソシアネート基に結合した芳香族、脂環式または脂肪族基のいずれかを含むものである。これらの化合物の混合物を使用してもよい。適切な化合物は、脂環式または脂肪族部分に結合されたイソシアネートを伴う化合物である。芳香族イソシアネートが使用される場合、脂環式または脂肪族イソシアネートも同様に存在することが適切である。Rを脂肪族基と置換してもよい。 Diisocyanates suitable for reacting with isocyanate-reactive compounds containing ionic groups (or groups that may be imparted with ionicity, for example through neutralization) are aromatic, cycloaliphatic or aliphatically bonded isocyanate groups Any of these are included. More suitable diisocyanates include any diisocyanate useful for preparing polyurethanes and / or polyurethane-ureas from polyether glycols, diisocyanates and diols, or amines may be used. Suitable polyisocyanates are those containing either aromatic, alicyclic or aliphatic groups attached to isocyanate groups. Mixtures of these compounds may be used. Suitable compounds are those with an isocyanate bonded to an alicyclic or aliphatic moiety. Where aromatic isocyanates are used, it is appropriate that alicyclic or aliphatic isocyanates are present as well. R 1 may be substituted with an aliphatic group.

適切なジイソシアネートの例としては、2,4−トルエンジイソシアネート(TDI);2,6−トルエンジイソシアネート;トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート(TMDI);4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI);4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(H12MDI);3,3’−ジメチル−4,4’−ジフェニルジイソシアネート(TODI);ドデカンジイソシアネート(C12DI);m−テトラメチレンキシリレンジイソシアネート(TMXDI);1,4−ベンゼンジイソシアネート;トランス−シクロヘキサン−1,4−ジイソシアネート;1,5−ナフタレンジイソシアネート(NDI);1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI);4,6−キシリエンジイソシアネート;イソホロンジイソシアネート(IPDI);およびそれらの組合せが含まれるが、これに限定されない。IPDIおよびTMXDIが最も適切である。 Examples of suitable diisocyanates include 2,4-toluene diisocyanate (TDI); 2,6-toluene diisocyanate; trimethylhexamethylene diisocyanate (TMDI); 4,4′-diphenylmethane diisocyanate (MDI); 4,4′-dicyclohexyl. Methane diisocyanate (H 12 MDI); 3,3′-dimethyl-4,4′-diphenyl diisocyanate (TODI); dodecane diisocyanate (C 12 DI); m-tetramethylene xylylene diisocyanate (TMXDI); 1,4-benzene Diisocyanate; trans-cyclohexane-1,4-diisocyanate; 1,5-naphthalene diisocyanate (NDI); 1,6-hexamethylene diisocyanate (HDI); 4,6-xylylene diisocyanate Over preparative; isophorone diisocyanate (IPDI); and although combinations thereof, but is not limited thereto. IPDI and TMXDI are most appropriate.

ジイソシアネートとの混合物中には、ジイソシアネートの重量に基づいて約3重量%未満の少量のモノイソシアネートまたはポリイソシアネートを使用してよい。有用なモノイソシアネートの例としては、オクタデシルイソシアネートなどのアルキルイソシアネートおよびフェニルイソシアネートなどのアリールイソシアネートが含まれる。ポリイソシアネートの例は、トリイソシアナトトルエンHDIトリマー(Desmodur3300)、およびポリマーMDI(Mondur MRおよびMRS)である。   Small amounts of less than about 3% by weight monoisocyanate or polyisocyanate, based on the weight of the diisocyanate, may be used in the mixture with the diisocyanate. Examples of useful monoisocyanates include alkyl isocyanates such as octadecyl isocyanate and aryl isocyanates such as phenyl isocyanate. Examples of polyisocyanates are triisocyanatotoluene HDI trimer (Desmodur 3300), and polymeric MDI (Mondur MR and MRS).

酸性基すなわちカルボン酸基、カルボキシレート基、スルホン酸基、スルホネート基、ホスホン酸基およびホスホネート基を含むイソシアネート反応性化合物は、ポリウレタン中に化学的に取込まれて、親水性を提供し、ポリウレタンが水性媒質内に安定した形で分散できるようにする。酸性塩は、NCOプレポリマーの形成前、その間またはその後のいずれか、適切にはNCOプレポリマーの形成後に、対応する酸性基を中和することにより形成される。スルホン酸基を含むイソシアネート反応性化合物を使用してもよい。   Isocyanate-reactive compounds containing acidic groups, ie carboxylic acid groups, carboxylate groups, sulfonic acid groups, sulfonate groups, phosphonic acid groups and phosphonate groups, are chemically incorporated into the polyurethane to provide hydrophilicity and In a stable manner in an aqueous medium. Acidic salts are formed by neutralizing the corresponding acidic groups either before, during or after formation of the NCO prepolymer, and suitably after formation of the NCO prepolymer. Isocyanate-reactive compounds containing sulfonic acid groups may be used.

スルホン酸の例には、スルホン酸置換基を伴うジオールが含まれる。その例は、N−ビス(2−ヒドロキシエチル)−2−アミノエタン−スルホン酸である。   Examples of sulfonic acids include diols with sulfonic acid substituents. An example is N-bis (2-hydroxyethyl) -2-aminoethane-sulfonic acid.

カルボキシル基を取込むための適切な化合物は、米国特許第3479310号明細書、米国特許第4108814号明細書および米国特許第4408008号明細書中に記載されている。カルボン酸基をカルボキシレート塩基に転換するための中和剤について以下で記述する。   Suitable compounds for incorporating carboxyl groups are described in US Pat. No. 3,479,310, US Pat. No. 4,108,814 and US Pat. No. 4,408,008. A neutralizing agent for converting a carboxylic acid group to a carboxylate base is described below.

カルボキシル基含有化合物には、(HO)Q(COOH)という式に対応するヒドロキシル−カルボン酸が含まれ、ここでQは1〜12個の炭素原子を含む線状または分岐炭化水素ラジカルを表わし、xは1または2、適切には2であり;yは1〜3、より適切には1または2、最も適切には1である。 Carboxy group-containing compounds include hydroxyl-carboxylic acids corresponding to the formula (HO) x Q (COOH) y , where Q is a linear or branched hydrocarbon radical containing 1 to 12 carbon atoms. X is 1 or 2, suitably 2; y is 1 to 3, more suitably 1 or 2, and most suitably 1.

これらのヒドロキシ−カルボン酸の例としては、クエン酸、酒石酸およびヒドロキシピバリン酸が含まれる。   Examples of these hydroxy-carboxylic acids include citric acid, tartaric acid and hydroxypivalic acid.

特に適切な酸は、x=2、y=1である上述の構造式の酸である。これらのジヒドロキシアルカン酸については、米国特許第3412054号明細書中に記載されている。特に適切なジヒドロキシアルカン酸は、   Particularly suitable acids are those of the above structural formula where x = 2 and y = 1. These dihydroxyalkanoic acids are described in US Pat. No. 3,420,054. Particularly suitable dihydroxyalkanoic acids are

Figure 2013510929
Figure 2013510929

という構造式Iにより表わされるアルファ,アルファ−ジメチロールアルカン酸であり、式中Q’は、水素または1〜8個の炭素原子を含むアルキル基である。最も適切な化合物はアルファ,アルファ−ジメチロールプロピオン酸(DMPA)、すなわちここで上述の構造式I中Q’はメチルである。 An alpha, alpha-dimethylolalkanoic acid represented by Structural Formula I, wherein Q 'is hydrogen or an alkyl group containing from 1 to 8 carbon atoms. The most suitable compound is alpha, alpha-dimethylolpropionic acid (DMPA), where Q 'in structural formula I above is methyl.

酸性基は、ポリウレタン樹脂固形分1グラムあたり少なくとも約10、より適切には少なくとも約18ミリグラムのKOHというイオン基含有量を提供するのに充分な量で取込まれる。酸性基含有量の上限は、ポリウレタン樹脂固形分1グラムあたり約100、より好ましくは約70そして最も好ましくは約60ミリグラムである。   The acidic groups are incorporated in an amount sufficient to provide an ionic group content of at least about 10, more suitably at least about 18 milligrams of KOH per gram of polyurethane resin solids. The upper limit of acidic group content is about 100, more preferably about 70 and most preferably about 60 milligrams per gram of polyurethane resin solids.

適切なより高分子量のイソシアネート反応基は、少なくとも2個のヒドロキン基を含むポリオールであるかもしれない。これらをプレアダクツと反応させてNCOプレポリマーを調製してよく、これらは約400〜約6000、適切には約800〜約3000そしてより適切には約1000〜約2500の分子量を有するものである。分子量は、数平均分子量(Mn)であり、末端基分析(OH数、ヒドロキシル分析)により決定される。これらの高分子量化合物には、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリヒドロキシポリカーボネート、ポリヒドロキシポリアセタール、ポリヒドロキシポリアクリレート、ポリヒドロキシポリエステルアミドおよびポリヒドロキシポリチオエーテルが含まれる。ポリオールの組合せをポリウレタン内で使用してもよい。ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオールおよびポリヒドロキシポリカーボネートが最も適切である。   A suitable higher molecular weight isocyanate reactive group may be a polyol containing at least two hydroxyl groups. These may be reacted with preadducts to prepare NCO prepolymers having a molecular weight of about 400 to about 6000, suitably about 800 to about 3000 and more suitably about 1000 to about 2500. The molecular weight is the number average molecular weight (Mn) and is determined by end group analysis (OH number, hydroxyl analysis). These high molecular weight compounds include polyester polyols, polyether polyols, polyhydroxy polycarbonates, polyhydroxy polyacetals, polyhydroxy polyacrylates, polyhydroxy polyester amides and polyhydroxy polythioethers. A combination of polyols may be used in the polyurethane. Polyester polyols, polyether polyols and polyhydroxy polycarbonates are most suitable.

ヒドロキシル基を含むポリ(メト)アクリレートには、カチオン、アニオンおよびラジカル重合などの付加重合技術において一般的なものが含まれる。最も適切であるのは、アルファ−オメガジオールである。これらのタイプのジオールの一例は、ポリマーの末端またはその近くにおける1つのヒドロキンルの配置を可能にする「リビング」または「制御」または連鎖移動重合プロセスにより調製されるものである。   Poly (meth) acrylates containing hydroxyl groups include those common in addition polymerization techniques such as cation, anion and radical polymerization. Most suitable is alpha-omega diol. An example of these types of diols are those prepared by “living” or “controlled” or chain transfer polymerization processes that allow the placement of one hydroquinle at or near the end of the polymer.

NCOプレポリマーまたはポリウレタンのわずかな分岐が望まれる特殊な場合においては、イソシアネート重付加反応で適切には二官能性である上述の構成成分に加えて、トリメチロールプロパンまたは4−イソシアナントメチル−1,8−オクタメチレンジイソシアネートなどのポリウレタン化学において一般に公知である多官能性およびごく一部の三官能性以上の官能性構成成分を使用してもよい。ただし、NCOプレポリマーは実質的に線状でなくてはならず、これは、プレポリマー出発構成成分の平均官能性を2:1以下に維持することで達成されてよい。   In special cases where slight branching of the NCO prepolymer or polyurethane is desired, in addition to the above components that are suitably difunctional in the isocyanate polyaddition reaction, trimethylolpropane or 4-isocyanantmethyl-1 , 8-octamethylene diisocyanate and other multifunctional components generally known in polyurethane chemistry and a few trifunctional or higher functional components may be used. However, the NCO prepolymer must be substantially linear, and this may be achieved by maintaining the average functionality of the prepolymer starting component at 2: 1 or less.

他の任意の化合物としては、側方または末端の親水性酸化エチレンまたはプロピレン単位を含むイソシアネート反応性化合物が含まれる。側方または末端の親水性酸化エチレン単位を取込むためのイソシアネート−反応性化合物は、1つまたは2つのイソシアネート反応基、適切にはヒドロキシ基を含んでいてよい。他の任意の化合物には、自己縮合性部分を含むイソシアネート反応性化合物が含まれる。これらの化合物の含有量は、所望の樹脂特性を提供するのに必要な所望の自己縮合レベルによって左右される。3−アミノ−1−トリエトキシシリル−プロパンが、アミノ基を通してイソシアネートと反応しなおかつ水に逆転された場合にシリル基を通して自己縮合する化合物の一例である。   Other optional compounds include isocyanate-reactive compounds containing lateral or terminal hydrophilic ethylene oxide or propylene units. Isocyanate-reactive compounds for incorporating lateral or terminal hydrophilic ethylene oxide units may contain one or two isocyanate reactive groups, suitably hydroxy groups. Other optional compounds include isocyanate-reactive compounds that contain self-condensable moieties. The content of these compounds depends on the desired level of self-condensation necessary to provide the desired resin properties. 3-Amino-1-triethoxysilyl-propane is an example of a compound that reacts with an isocyanate through an amino group and self-condenses through a silyl group when reversed to water.

NCOを富有するポリウレタンは、典型的にNCOプレポリマーを鎖延長することによって調製される。適切な鎖延長剤は、任意には部分的または全面的にブロックされているかもしれないポリアミン鎖延長剤である。少なくとも部分的にブロックされたジアミンまたはヒドラジン鎖延長剤とNCOプレポリマーを水の無い状態で混合し、次にこの混合物を水に添加することによる水性ポリウレタン分散の調製。水と接触した時点で、ブロッキング剤が放出され、結果として得られるブロックされていないポリアミンはNCOプレポリマーと反応してポリウレタンを形成する。   NCO rich polyurethanes are typically prepared by chain extending an NCO prepolymer. Suitable chain extenders are polyamine chain extenders that may optionally be partially or fully blocked. Preparation of an aqueous polyurethane dispersion by mixing at least partially blocked diamine or hydrazine chain extender and NCO prepolymer in the absence of water and then adding the mixture to water. Upon contact with water, the blocking agent is released and the resulting unblocked polyamine reacts with the NCO prepolymer to form a polyurethane.

任意には、ポリウレタン分散のポリウレタンは、鎖延長されたイソシアネート官能性ポリウレタンプレポリマーに基づくものであり、ここで、このイソシアネート官能性ポリウレタンプレポリマーは、イソシアネート官能基の当量がイソシアネート反応性官能基の当量よりも大きい酸性基または酸性塩基を伴う少なくとも1つ以上のイソシアネート反応基および1つ以上のイソシアネート反応基を含む少なくとも1つの化合物とジイソシアネートとを反応させることによって調製されたプレポリマーを含む。   Optionally, the polyurethane dispersed polyurethane is based on a chain-extended isocyanate-functional polyurethane prepolymer, wherein the isocyanate-functional polyurethane prepolymer has an isocyanate functional group equivalent weight of the isocyanate-reactive functional group. A prepolymer prepared by reacting a diisocyanate with at least one isocyanate reactive group with an acidic group or acidic base greater than an equivalent and at least one compound comprising one or more isocyanate reactive groups.

適切なブロックされたアミンおよびヒドラジンとしては、ケチミンおよびアルジミンを形成するためのポリアミンとケトンおよびアルデヒドとの反応生成物、ならびに、ケタジンおよびアルダジン、ケトンヒドラゾンおよびアルデヒドヒドラゾンを形成するためのヒドラジンとケトンおよびアルデヒドとの反応が含まれる。少なくとも部分的にブロックされたポリアミンは多くとも1つの第1級または第2級アミノ基および、水の存在下で遊離第1級または第2級アミノ基を放出する少なくとも1つのブロックされた第1級または第2級アミノ基を含む。   Suitable blocked amines and hydrazines include reaction products of polyamines with ketones and aldehydes to form ketimines and aldimines, and hydrazines and ketones to form ketazines and aldazines, ketone hydrazones and aldehyde hydrazones. Reaction with aldehyde is included. The at least partially blocked polyamine has at least one primary or secondary amino group and at least one blocked primary that releases a free primary or secondary amino group in the presence of water. Contains a secondary or secondary amino group.

少なくとも部分的にブロックされたポリアミンを調製するための適切なポリアミンは、2対6、適切には2対4そしてより適切には2対3の平均官能性すなわち1分子あたりのアミン窒素数を有する。所望の官能基は、第1級または第2級アミノ基を含むポリアミンの混合物を用いることによって得られるかもしれない。ポリアミンは一般に芳香族、脂肪族または脂環式アミンであり、1〜30、適切には2〜15そしてより適切には2〜10個の炭素原子を含む。これらのポリアミンは、それらが第1級または第2級アミンほどイソシアネート基との反応性を有していないことを条件として、追加の置換基を含んでいてよい。これらの同じポリアミンは、部分的または全体的にブロックされたポリアミンであってよい。   Suitable polyamines for preparing at least partially blocked polyamines have an average functionality of 2 to 6, suitably 2 to 4 and more suitably 2 to 3 or the number of amine nitrogens per molecule . The desired functional group may be obtained by using a mixture of polyamines containing primary or secondary amino groups. The polyamine is generally an aromatic, aliphatic or cycloaliphatic amine and contains 1 to 30, suitably 2 to 15 and more suitably 2 to 10 carbon atoms. These polyamines may contain additional substituents provided that they are not as reactive with isocyanate groups as primary or secondary amines. These same polyamines may be partially or fully blocked polyamines.

適切なポリアミンとしては、1−アミノ−3−アミノメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキサン(イソホロンジアミンまたはIPDA)、ビス−(4−アミノ−シクロヘキシル)−メタン、ビス−(4−アミノ−3−メチルシクロヘキシル)−メタン、1,6−ジアミノヘキサン、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミンおよびペンタエチレンヘキサミンが含まれる。ヒドラジンも同様に適切である。   Suitable polyamines include 1-amino-3-aminomethyl-3,5,5-trimethylcyclohexane (isophoronediamine or IPDA), bis- (4-amino-cyclohexyl) -methane, bis- (4-amino-3 -Methylcyclohexyl) -methane, 1,6-diaminohexane, ethylenediamine, diethylenetriamine, triethylenetetramine, tetraethylenepentamine and pentaethylenehexamine. Hydrazine is suitable as well.

ポリウレタンがNCOを富有する場合の鎖延長剤の量は、プレポリマー中の末端イソシアネート基の数によって左右される。プレポリマーの末端イソシアネート基と鎖延長剤のイソシアネート反応基の比は、当量ベースで約1.0:0.6〜約1.0:1.1の間、より適切には約1.0:0.8〜約1.0:0.98の間である。アミンで鎖延長されていないあらゆるイソシアネート基が、ジアミン鎖延長剤として機能する水と反応する。   The amount of chain extender when the polyurethane is rich in NCO depends on the number of terminal isocyanate groups in the prepolymer. The ratio of prepolymer terminal isocyanate groups to chain extender isocyanate reactive groups is between about 1.0: 0.6 to about 1.0: 1.1 on an equivalent basis, more suitably about 1.0: It is between 0.8 and about 1.0: 0.98. Any isocyanate group that is not chain extended with an amine reacts with water that functions as a diamine chain extender.

鎖延長は、プロセス内で水を添加する前に発生してよいが、典型的には、撹拌しながらNCOプレポリマー、鎖延長剤、水および他の任意の構成成分を組合せることによって発生する。   Chain extension may occur prior to the addition of water in the process, but typically occurs by combining the NCO prepolymer, chain extender, water and any other components with agitation. .

ポリウレタン合成に化学的に参与しない他のモノマーおよび/またはオリゴマーを添加してもよい。ポリウレタン合成に全く干渉しないかぎり、合成サイクル中のどの時点で添加を行なってもよい。相容性あるオリゴマー/モノマーの具体例としては、SAAと略されるスチレンアリルアルコールがある。   Other monomers and / or oligomers that do not chemically participate in the polyurethane synthesis may be added. Additions may be made at any point during the synthesis cycle as long as they do not interfere with the polyurethane synthesis at all. A specific example of a compatible oligomer / monomer is styrene allyl alcohol, abbreviated SAA.

分子量も同様に、ポリウレタンを定義するのに使用してよいポリウレタンの特性である。分子量は、通常、重量平均分子量Mwとして報告される。適切な分子量はMwとして14,000超である。ポリウレタン結合剤は、分子量ガウス分布に限定されず、二峰性分布などの他の分布を有していてよい。   Molecular weight is also a property of polyurethane that may be used to define polyurethane. Molecular weight is usually reported as weight average molecular weight Mw. A suitable molecular weight is greater than 14,000 as Mw. The polyurethane binder is not limited to a molecular weight Gaussian distribution and may have other distributions such as a bimodal distribution.

ポリウレタン分散の粒径は典型的には約30〜約100,000nmの範囲内にある。インクジェットインクのポリウレタン結合剤の適切な範囲は約30〜約350nmである。   The particle size of the polyurethane dispersion is typically in the range of about 30 to about 100,000 nm. A suitable range of polyurethane binder for inkjet inks is from about 30 to about 350 nm.

安定した分散を得るためには、任意の親水性酸化エチレン単位と組合された時点で、結果として得られるポリウレタンが水性媒質中に安定した形で分散した状態にとどまるように、充分な量の酸性基を中和しなければならない。一般的には、少なくとも約75%、より適切には少なくとも約90%の酸性基が、対応するカルボキシレート塩基に中和される。   In order to obtain a stable dispersion, a sufficient amount of acidity so that when combined with any hydrophilic ethylene oxide unit, the resulting polyurethane remains stably dispersed in the aqueous medium. The group must be neutralized. Generally, at least about 75%, more suitably at least about 90% of the acid groups are neutralized to the corresponding carboxylate base.

NCOプレポリマーへの取込みの前、その間またはその後のいずれかで酸性基を塩基に転換するための適切な中和剤としては第3アミン、アルカリ金属カチオンおよびアンモニアが含まれる。適切なトリアルキル置換第3アミン、例えばトリメチルアミン、トリプロピルアミン、ジメチルシクロヘキシルアミンおよびジメチルエチルアミンを使用してよい。   Suitable neutralizing agents for converting acidic groups to bases either before, during or after incorporation into the NCO prepolymer include tertiary amines, alkali metal cations and ammonia. Suitable trialkyl substituted tertiary amines such as trimethylamine, tripropylamine, dimethylcyclohexylamine and dimethylethylamine may be used.

中和は、プロセス内のどの時点でも発生してよい。典型的手順は、プレポリマーの少なくとも一部の中和を含み、次にこれは、追加の中和剤の存在下で水の中で鎖延長される。   Neutralization may occur at any point in the process. A typical procedure involves neutralization of at least a portion of the prepolymer, which is then chain extended in water in the presence of additional neutralizing agent.

最終生成物は、最高約60重量%、適切には約15〜約60重量%そしてより適切には約30〜約45重量%の固形分含有量を有するポリウレタン粒子の安定した水性分散である。しかしながら、所望される任意の最低固形分含有量まで分散を希釈することも常に可能である。任意の適切な添加順で、ポリウレタン粒子、インクビヒクル、自己分散型顔料および他のインク構成成分の安定した水性分散は組合わされる。   The final product is a stable aqueous dispersion of polyurethane particles having a solids content of up to about 60% by weight, suitably about 15 to about 60% by weight and more suitably about 30 to about 45% by weight. However, it is always possible to dilute the dispersion to any desired minimum solids content. In any suitable order of addition, stable aqueous dispersions of polyurethane particles, ink vehicles, self-dispersing pigments and other ink components are combined.

自己分散型顔料(SDP)
前に指摘された通り、SDPは一般的な意味で、当業者には周知である。
Self-dispersing pigment (SDP)
As pointed out previously, SDP is in a general sense and well known to those skilled in the art.

典型的には、SDPは、別個の分散剤が不要であるように水中での自己分散性を与えるように表面処理された顔料である。顔料はカーボンブラックのように黒色であってよく、あるいは、PB15:3および15:4シアン、PR122および123マゼンタおよびPY128および74イエローなどの有色顔料であってよい。   Typically, SDP is a pigment that has been surface treated to provide self-dispersibility in water such that a separate dispersant is not required. The pigment may be black, such as carbon black, or may be a colored pigment such as PB 15: 3 and 15: 4 cyan, PR 122 and 123 magenta and PY 128 and 74 yellow.

顔料は、その表面上にカルボニル、カルボキシル、ヒドロキシルおよびスルホン基またはそれらの塩からなる群から選択される少なくとも1つの官能基を結合させるように、表面が処理されていてよい。この表面処理された顔料は、官能基または官能基を含む分子を顔料の表面上にグラフトすることによってか、または物理的処理(例えば真空プラズマ)または化学的処理(例えば次亜塩素酸、スルホン酸などを用いた酸化)によって調製されてよい。一タイプのまたは複数のタイプの官能基を顔料粒子上にグラフトしてよい。1つまたは複数の官能基のタイプおよびグラフティング度は、インク中の分散安定性、色密度およびインクジェットヘッドの前端部での乾燥特性などを考慮に入れることにより、適切に決定されるかもしれない。   The surface of the pigment may be treated so that at least one functional group selected from the group consisting of carbonyl, carboxyl, hydroxyl and sulfone groups or salts thereof is bonded on the surface. This surface treated pigment can be obtained by grafting functional groups or molecules containing functional groups onto the surface of the pigment, or by physical treatment (eg vacuum plasma) or chemical treatment (eg hypochlorous acid, sulfonic acid). Etc.). One or more types of functional groups may be grafted onto the pigment particles. The type and degree of grafting of one or more functional groups may be appropriately determined by taking into account such things as dispersion stability in the ink, color density, and drying characteristics at the front end of the inkjet head. .

本発明で使用可能な黒色顔料は、例えば、米国特許第6,852,156号明細書中に記載されている方法により生産されてよい。この公報中に記載されている方法によって処理されたカーボンブラックは、水中で非常に安定した分散を提供するべく塩基で中和される表面活性水素含有量を有する。有色顔料に対してこの方法を応用することも可能である。特にカーボンブラックのために適切な酸化剤はオゾンである。適切な酸化顔料は、3μモル/M未満の酸価を有する。 Black pigments that can be used in the present invention may be produced, for example, by the method described in US Pat. No. 6,852,156. The carbon black treated by the method described in this publication has a surface active hydrogen content that is neutralized with a base to provide a very stable dispersion in water. It is also possible to apply this method to colored pigments. A suitable oxidizing agent, especially for carbon black, is ozone. Suitable oxidized pigments have an acid number of less than 3 μmol / M 2 .

市販のSDP製品を使用してもよい。例としては、オリエント化学工業株式会社製のMicrojet CW1およびCabot Corporation製のCab−O−Jet200および300が含まれる。   Commercially available SDP products may be used. Examples include Microjet CW1 manufactured by Orient Chemical Industries, Ltd. and Cab-O-Jet 200 and 300 manufactured by Cabot Corporation.

インクジェットに適したものとして、当該技術分野では、単独のまたは組合わされた形での多様な有機および無機顔料が公知である。あらゆる顔料インクジェットインクがそうであるように、インクを発射するのに使用されるノズルのオリフィスの詰まりや閉塞を回避するため、顔料粒子が充分小さいものとなるよう注意しなければならない。小さい顔料粒子は同様に、顔料分散の安定性にも影響を及ぼし、これは、インクの耐用期間全体にわたりきわめて重要である。   As suitable for inkjet, a variety of organic and inorganic pigments are known in the art, either alone or in combination. As with any pigmented ink jet ink, care must be taken to ensure that the pigment particles are small enough to avoid clogging or clogging the nozzle orifice used to fire the ink. Small pigment particles also affect the stability of the pigment dispersion, which is crucial throughout the life of the ink.

有用な粒径は、典型的には約0.005ミクロン〜約15ミクロンの範囲内にある。顔料粒径は約0.005〜約5ミクロン、より適切には約0.005〜約1ミクロンそして最も適切には約0.005〜約0.3ミクロンの範囲内でなくてはならない。   Useful particle sizes are typically in the range of about 0.005 microns to about 15 microns. The pigment particle size should be in the range of about 0.005 to about 5 microns, more suitably about 0.005 to about 1 micron and most suitably about 0.005 to about 0.3 microns.

主成分の割合
このインク中で用いられる顔料レベルは、印刷画像に所望の色密度を付与するのに典型的に必要とされるレベルである。典型的には、顔料レベルはインクの約0.01重量%〜約20重量%である。
Percentage of Main Component The pigment level used in this ink is the level typically required to impart the desired color density to the printed image. Typically, the pigment level is from about 0.01% to about 20% by weight of the ink.

ポリウレタン分散は、以上で記述した熱パラメータに基づいて選択され、インク中で使用される量は、求められる定着度および許容可能なインク特性の範囲により影響される。典型的には、ポリウレタン分散レベルはインクの最高約10重量%、適切には約0.1重量%〜約10重量%、より適切には約0.2〜約4重量%の範囲内となる。多くの場合、非常に低いポリウレタン分散レベルでさえ或る程度の改善されたインク定着が得られるかもしれない。より高いレベルではより良好な定着が得られるが、一般に、或る点で、粘度は過度に増加し、噴出性能は許容できないものとなる。特性の正しい平衡を各々の状況について決定しなければならず、この決定は一般に、当業者の技能範囲内に充分入る日常的実験により行なわれてよい。   The polyurethane dispersion is selected based on the thermal parameters described above, and the amount used in the ink is affected by the required degree of fixing and the range of acceptable ink properties. Typically, the polyurethane dispersion level will be in the range of up to about 10%, suitably about 0.1% to about 10%, more suitably about 0.2 to about 4% by weight of the ink. . In many cases, even a very low polyurethane dispersion level may result in some degree of improved ink fusing. Higher levels provide better fixing, but generally at some point the viscosity increases excessively and jetting performance is unacceptable. The correct balance of properties must be determined for each situation, and this determination may generally be made by routine experimentation well within the skill of the artisan.

2つ以上のポリウレタン分散の組合せも利用してよい。ポリウレタン分散を、ポリアクリレート/ポリメタクリレートなどの他の結合剤と組合せて使用してもよい。
他の成分
インクジェットインクは当該技術分野において周知の他の成分を含んでいてよい。例えばアニオン性、非イオン性、カチオン性または両性界面活性剤を使用してよい。水性インク中、界面活性剤は典型的に、インクの合計重量に基づいて約0.01〜約5%、適切には約0.2〜約2%の量で存在する。
A combination of two or more polyurethane dispersions may also be utilized. The polyurethane dispersion may be used in combination with other binders such as polyacrylate / polymethacrylate.
Other Components The inkjet ink may contain other components that are well known in the art. For example, anionic, nonionic, cationic or amphoteric surfactants may be used. In aqueous inks, the surfactant is typically present in an amount of about 0.01 to about 5%, suitably about 0.2 to about 2%, based on the total weight of the ink.

インク組成物の閉塞阻害特性を改善するために共溶媒を含み入れてよい。この「閉塞(pluggage)」の特徴は、結果として印刷画像の低下をもたらす閉塞したノズルを観察することにより明らかになる。   A co-solvent may be included to improve the blockage inhibiting properties of the ink composition. This “pluggage” feature is manifested by observing blocked nozzles that result in a degradation of the printed image.

微生物の成長を阻止するために殺生物剤を使用してよい。   Biocides may be used to prevent microbial growth.

重金属不純物の有害効果を無くするために、EDTAなどの金属イオン封鎖剤も含み入れてよい。   In order to eliminate the harmful effects of heavy metal impurities, sequestering agents such as EDTA may also be included.

インク組成物のさまざまな特性を所望の通りに改善するために、他の公知の添加剤も添加してよい。例えば、グリコールエーテルおよび1,2−アルカンジオールなどの浸透剤を調合に加えてもよい。   Other known additives may also be added to improve various properties of the ink composition as desired. For example, penetrants such as glycol ethers and 1,2-alkanediols may be added to the formulation.

グリコールエーテルには、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−n−プロピルエーテル、エチレングリコールモノ−イソ−プロピルエーテル、ジエチレングリコールモノ−イソ−プロピルエーテル、エチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、エチレングリコールモノ−t−ブチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、トリエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−t−ブチルエーテル、1−メチル−1−メトキシブタノール、プロピレングリコールモノ−t−ブチルエーテル、プロピレングリコールモノ−n−プロピルエーテル、プロピレングリコールモノ−イソ−プロピルエーテル、プロピレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノ−n−プロピルエーテルおよびジプロピレングリコールモノ−イソ−プロピルエーテルが含まれる。   For glycol ether, ethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol mono-n-propyl ether, ethylene glycol mono-iso-propyl ether, diethylene glycol mono-iso-propyl ether, ethylene glycol mono-n-butyl ether, ethylene glycol mono-t-butyl ether Diethylene glycol mono-n-butyl ether, triethylene glycol mono-n-butyl ether, diethylene glycol mono-t-butyl ether, 1-methyl-1-methoxybutanol, propylene glycol mono-t-butyl ether, propylene glycol mono-n-propyl ether, Propylene glycol mono-iso-propyl ether, propylene glycol mono-n-butyl ether, dip Propylene glycol mono -n- butyl ether, dipropylene glycol mono -n- propyl ether and dipropylene glycol mono - iso - include propyl ether.

適切な1,2−アルカンジオールは、1,2−C1−6アルカンジオール、より適切には1,2−ヘキサンジオールである。 A suitable 1,2-alkanediol is 1,2-C 1-6 alkanediol, more suitably 1,2-hexanediol.

添加される1つまたは複数のグリコールエーテルおよび1つまたは複数のアルカンジオールの量は、適切に決定されなくてはならないが、典型的には、インクの合計重量に基づいて約1〜約5重量%そしてより典型的には約2〜約10重量%である。   The amount of one or more glycol ethers and one or more alkanediols added should be appropriately determined, but is typically about 1 to about 5 weights based on the total weight of the ink % And more typically from about 2 to about 10% by weight.

ポリウレタン分散の熱特性
ポリウレタンの熱特性は、ポリウレタンの膜を調製することにより試験された。濃縮ポリマー溶液(約40%)を合計固形物が18%になるまで水で希釈した。さらに、最高1%のブチルセロソルブを試料に添加した。試料をバイアル内に入れ、このバイアル自体を3時間真空チャンバ内で脱気した。気泡の無いポリマー溶液を50mm入りPTFE皿に穏やかに注ぎ込み、オーブン内において70℃で一晩乾燥した。その後、皿から試料を取り出し、逆転させてPE膜上に置き、さらに底側を乾燥させた。膜に気泡が無いようにすることが重要であった。
Thermal Properties of Polyurethane Dispersions The thermal properties of polyurethanes were tested by preparing polyurethane films. The concentrated polymer solution (about 40%) was diluted with water until the total solids was 18%. In addition, up to 1% butyl cellosolve was added to the sample. The sample was placed in a vial and the vial itself was evacuated in a vacuum chamber for 3 hours. The bubble free polymer solution was gently poured into a 50 mm PTFE dish and dried in an oven at 70 ° C. overnight. Then, the sample was taken out from the dish, reversed and placed on the PE film, and the bottom side was further dried. It was important to ensure that there were no bubbles in the membrane.

膜を約3cm×1cmの矩形に切断し、SEIKOP DMS210 Tensile Mode Analyzerの試料ホルダー上に挟持した。チャンバ内の温度を−150Cから100Cまで変動させ、その間試料を線形粘弾性領域内で変形させた。変形振幅は10ミクロンより小さく、周波数は1Hzであった。張力データから、貯蔵(弾性)および損失(粘性)弾性率を決定し、自動でプロットした。ガラス転移温度を、損失弾性率曲線のピークから決定した。   The membrane was cut into a rectangle of about 3 cm × 1 cm and sandwiched on the sample holder of SEIKO DMS210 Tensile Mode Analyzer. The temperature in the chamber was varied from −150 C to 100 C while the sample was deformed in the linear viscoelastic region. The deformation amplitude was less than 10 microns and the frequency was 1 Hz. From the tension data, storage (elastic) and loss (viscous) moduli were determined and plotted automatically. The glass transition temperature was determined from the peak of the loss modulus curve.

使用された試験設備:セイコーインスツルメント株式会社製のSDM5600コントローラ付きDMS210(引張り構成用)分析装置:温度範囲;−150−500C;RT Instruments;Woodland、CAより入手可能。   Test equipment used: DMS210 (for tensile construction) with SDM5600 controller from Seiko Instruments Inc. Analyzer: Temperature range; -150-500C; RT Instruments; Available from Woodland, CA.

インク特性
噴出速度、液滴分離長、滴下サイズおよび流れ安定性は、インクの表面張力および粘度により大きく影響を受ける。インクジェット印刷システムと共に使用するのに適した顔料インクジェットインクは、25℃で約20mN/m(ダイン/cm)〜約70mN/m(ダイン/cm)、より適切には約25〜約40mN/m(ダイン/cm)の範囲内の表面張力を有していなくてはならない。粘度は、25℃で約1mPa・s(cP)〜約30mPa・s(cP)の範囲内、より適切には約2〜約20mPa・s(cP)の範囲内にある。インクは、ペンの駆動周波数およびノズルの形状およびサイズなど、広範囲の駆出条件と相容性ある物理的特性を有する。インクは、長期間にわたり優れた貯蔵安定性を有していなくてはならない。さらに、インクは、それと接触するインクジェット印刷デバイスの部品を腐食してはならず、本質的に無臭かつ無毒性でなくてはならない。適切なインクジェット印刷ヘッドとしては、圧電および熱液滴発生器を伴うものが含まれる(ただしこれに限定されない)。
Ink characteristics The ejection speed, drop separation length, drop size and flow stability are greatly affected by the surface tension and viscosity of the ink. Pigment inkjet inks suitable for use with inkjet printing systems are from about 20 mN / m (dyne / cm) to about 70 mN / m (dyne / cm) at 25 ° C., more suitably from about 25 to about 40 mN / m ( It must have a surface tension in the range of dynes / cm). The viscosity is in the range of about 1 mPa · s (cP) to about 30 mPa · s (cP) at 25 ° C., more suitably in the range of about 2 to about 20 mPa · s (cP). The ink has physical properties compatible with a wide range of ejection conditions, such as pen drive frequency and nozzle shape and size. The ink must have excellent storage stability over a long period of time. Furthermore, the ink must not corrode the parts of the inkjet printing device that come into contact with it, and must be essentially odorless and nontoxic. Suitable inkjet printheads include (but are not limited to) those with piezoelectric and thermal droplet generators.

ポリウレタン分散を伴うインクジェットインクの評価
ポリウレタン分散を伴う水性インクジェットインクは、任意の適切な順序でポリウレタン分散、自己分散型顔料、水、および以上に列挙された他のインク成分を添加することにより調製された。
Evaluation of Inkjet Inks with Polyurethane Dispersion Aqueous inkjet ink with polyurethane dispersion is prepared by adding polyurethane dispersion, self-dispersing pigment, water, and other ink ingredients listed above in any suitable order. It was.

試験されたインクは、例えば米国特許第6,852,156号明細書中の発明による実施例1〜7のいずれか1つにより調製された黒色SDPを用いていた。   The ink tested used a black SDP prepared, for example, according to any one of Examples 1-7 according to the invention in US Pat. No. 6,852,156.

プリンタドライバを720dpi;色調整無し;精細度最高;高速用に設定したエプソンスタイラスカラー980などのインクジェットプリンタを用いてHammermill Copy PlusおよびXerox4024などの普通紙に印刷することによって、インクの評価を行ってよい。   Evaluate the ink by printing on plain paper such as Hammermill Copy Plus and Xerox 4024 using an inkjet printer such as Epson Stylus Color 980 set for high speed, 720 dpi; no color adjustment; highest definition; Good.

光学密度および色(LabCh)測定は、光学密度測定用に「Status 1」(狭帯域)および「absolute」に設定したGreytag spectro−densiometerを用いて行なわれる。   Optical density and color (LabCh) measurements are made using a Greytag spectro-densiometer set to “Status 1” (narrowband) and “absolute” for optical density measurements.

印刷品質は、テストパターンを印刷しこのように印刷されたテストパターンを観察することによって決定される。パターンを構成する正方形(10mm×10mm)を、Hammermill Copy PlusまたはXerox4200用紙のいずれかの上に720dpiで印刷する。印刷された正方形に「白色ライン」が無いか拡大鏡を用いて検査する。典型的には、白色ラインの存在は、ノズルの詰まりおよび/または不整合を示唆している。試料は以下のように評定される。「P」(不可)または0〜1:多数の「白色ライン」が存在;「F」(可)または2〜3:わずかな「白色ライン」が存在;「G」または4〜5:「白色ライン」は皆無。不合格の評定は、不可とほぼ同じであり、OK(合格)の評定は、良と等価である。使用されたプリンタが720dpiの設定を有していない場合、「高品質」設定が用いられる。   The print quality is determined by printing a test pattern and observing the test pattern printed in this way. The squares that make up the pattern (10 mm × 10 mm) are printed at 720 dpi on either Hammermill Copy Plus or Xerox 4200 paper. Inspect the printed squares for “white lines” using a magnifying glass. Typically, the presence of a white line indicates nozzle clogging and / or misalignment. Samples are rated as follows. “P” (not possible) or 0 to 1: many “white lines” are present; “F” (possible) or 2-3: few “white lines” are present; “G” or 4 to 5: “white” There is no line. A failure rating is almost the same as a failure, and an OK rating is equivalent to good. If the printer used does not have a setting of 720 dpi, the “high quality” setting is used.

結合剤無しのインクについては、水堅牢度は、異なる普通紙銘柄の間で幾分か可変的である傾向をもつ。本発明のポリウレタン結合剤は、あらゆる水堅牢度欠如を補償し、こうして本発明によるインクは、使用される用紙の如何に関わらず日常的に優れた水堅牢度を提供する。   For inks without binders, water fastness tends to be somewhat variable between different plain paper brands. The polyurethane binders of the present invention compensate for any lack of waterfastness, and thus the inks of the present invention provide excellent waterfastness on a daily basis regardless of the paper used.

本発明のインクは、例えば約5mPa・s未満(20℃でLVTアダブタを伴うブルックフィールド粘度計)の比較的低い粘度の調合物中で、高いOD、耐水性および耐スミア性という有益な画像特性を達成してよりが、粘度に対する特定の制限は示されていない。   The inks of the present invention have beneficial image properties such as high OD, water resistance and smear resistance in relatively low viscosity formulations, eg, less than about 5 mPa · s (Brookfield viscometer with LVT adapter at 20 ° C.). However, no particular limitation on viscosity is shown.

スミアを判定するために、印刷がテストされ、1、2、3または4のスミア評点が割当てられた。プリンタ上で720dpiの設定を用いて、約7mm離隔した幅4mmの5本の平行な縞から成るパターンを印刷した。印刷された5本のライン上を横断して、蛍光マーカーにより1回および2回の互いに重なり合ったストロークを描いた。例えば、Avery Dennison Corp製のHi−Liter(登録商標)、ゼブラ株式会社製のゼブラ(登録商標)、株式会社パイロットコーポーレーション製のパイロット、Sanford Company製の蛍光マーカーおよび三菱鉛筆株式会社製のエコライターなど、適切な蛍光ペンが入手可能である。試験で使用する蛍光マーカーはAvery DennisonおよびSanford製である。これらのペンはアルカリ性と酸性の両方であり、可変的摩損度を有する。このプロセスは、テストパターンを印刷してから例えば1分、10分および1時間後など、さまざまな時間的間隔をおいてテストパターンの異なる部分について実施された。縞は検査され、スミア堅牢度について評定された。各縞からの評点を加算し、平均を計算した。三つの異なる印刷ページについてこのプロセスを反復した。P’’(不可)または1−印刷画像のひずみを含めた有意なスミアの強い証拠;「F」(可)または2、スミアの実質的な証拠、ただし印刷画像のひずみはほとんどなく、蛍光マーカーに実質的なインクが移行した;G(良)または3、この場合インクの幾分かのスミア化が観察され、蛍光マーカーに移行したインクはほとんどない;そしてE(優)または4、この場合、インクのスミア化は全く観察されず、インクは蛍光マーカーに一切移行していない。   To determine smear, the print was tested and assigned a 1, 2, 3 or 4 smear score. A pattern consisting of 5 parallel stripes with a width of 4 mm spaced about 7 mm apart was printed on the printer using a setting of 720 dpi. One and two overlapping strokes were drawn with fluorescent markers across the five printed lines. For example, Hi-Liter (registered trademark) manufactured by Avery Dennison Corp, Zebra (registered trademark) manufactured by Zebra Co., Ltd., a pilot manufactured by Pilot Corporation, a fluorescent marker manufactured by Sanford Company, and an ecological product manufactured by Mitsubishi Pencil Co., Ltd. Appropriate highlighters such as lighters are available. The fluorescent markers used in the test are from Avery Dennison and Sanford. These pens are both alkaline and acidic and have variable friability. This process was performed on different parts of the test pattern at various time intervals, such as 1 minute, 10 minutes and 1 hour after printing the test pattern. Stripes were examined and rated for smear fastness. The scores from each stripe were added and the average was calculated. This process was repeated for three different printed pages. P ″ (not possible) or 1—strong evidence of significant smear including distortion of printed image; “F” (possible) or 2, substantial evidence of smear, but little distortion of printed image, fluorescent marker G (good) or 3, in which case some smearing of the ink was observed and almost no ink transferred to the fluorescent marker; and E (excellent) or 4, in this case No smearing of the ink was observed, and no ink was transferred to the fluorescent marker.

ポリウレタン分散の分子量はサイズ排除クロマトグラフィにより測定される。テトラヒドロフラン(THF)中のポリマーの溶液を、一定の細孔サイズの多孔質材料のパッキングを含む一連のカラム内に注入する。溶質と溶媒分子は細孔を通って拡散し、この細孔においてポリマーは分子サイズに基づいて分画される。結果として得たデータは、次に公知の分子量のポリスチレン標準と比較され、溶出体積情報を用いて計算される。   The molecular weight of the polyurethane dispersion is measured by size exclusion chromatography. A solution of the polymer in tetrahydrofuran (THF) is injected into a series of columns containing a packing of porous material of constant pore size. Solute and solvent molecules diffuse through the pores, where the polymer is fractionated based on molecular size. The resulting data is then compared to known molecular weight polystyrene standards and calculated using the elution volume information.

顔料とポリウレタン分散の両方についての粒径は、動的光散乱によって決定される。実施例のためには、Honeywell製のMicrotrac UPA 150分析装置が用いられた。この技術は、粒子の速度分布と粒径の関係に基づくものである。各粒子からレーザーにより発生した光が散乱させられ、粒子のブラウン運動によりドップラー偏移させられる。偏移した光と偏移していない光の間の周波数差を増幅させ、デジタル化し、分析して粒径分布を回復させる。   The particle size for both pigment and polyurethane dispersion is determined by dynamic light scattering. For the examples, a Microtrac UPA 150 analyzer from Honeywell was used. This technique is based on the relationship between particle velocity distribution and particle size. Light generated by the laser from each particle is scattered and is Doppler shifted by the Brownian motion of the particle. The frequency difference between the shifted and unshifted light is amplified, digitized and analyzed to recover the particle size distribution.

本発明のインクは一般に貯蔵安定性を示す。したがって、このインクは、粘度または粒径の実質的な増加無く、長期間にわたり閉鎖容器内で高温に耐えるかもしれない(例えば7日間70℃)。   The inks of the present invention generally exhibit storage stability. Thus, the ink may withstand high temperatures in closed containers for extended periods of time (eg, 70 ° C. for 7 days) without a substantial increase in viscosity or particle size.

本発明の利点は、印刷後いかなる特殊な後処理も無く実現される。熱またはUV硬化または反応溶液での処理などの「定着」ステップは全く必要とされないが、このような作業は他の理由で有用であるかもしれず、特定の制限が暗示されるわけでは全くない。   The advantages of the present invention are realized without any special post-processing after printing. Although no “fixing” step, such as heat or UV curing or treatment with a reaction solution, is required, such work may be useful for other reasons and no particular limitations are implied.

これらの実施例においては、以下の構成成分が利用された。   In these examples, the following components were utilized.

Figure 2013510929
Figure 2013510929

他の一般的化学薬品はAldrichまたは同等の化学薬品供給源から得た。   Other common chemicals were obtained from Aldrich or equivalent chemical sources.

ポリウレタンを一般に公知の合成方法で製造する。一般に、ポリウレタン構成成分は任意の適切な順序で一緒に添加する。化学的構成成分は、イソシアネート反応基化合物、イソシアネート化合物および、ポリウレタン分散を安定化するイオン置換基を伴うイソシアネート反応性またはイソシアネート化合物である。初期反応のために有機溶媒が使用されることが多く、それに続いて水を添加して分散を得る。水の添加に先立ってまたは添加時点でイオン置換基を中和する。   Polyurethane is generally produced by a known synthesis method. In general, the polyurethane components are added together in any suitable order. The chemical constituents are isocyanate-reactive compounds, isocyanate compounds and isocyanate-reactive or isocyanate compounds with ionic substituents that stabilize the polyurethane dispersion. An organic solvent is often used for the initial reaction, followed by addition of water to obtain a dispersion. Neutralize ionic substituents prior to or at the time of addition of water.

ポリウレタン分散の合成
表1は、試験されるポリウレタンについてのさまざまな合成パラメータを列挙している。表1に列挙されている合成パラメータは、以下の通りである:
1. ジオールはイソシアネート反応基であり、以下のものである;
a.PCDポリカーボネートジオール
b.PCD/ポリエステルジオール、(ポリカーボネートジオールとポリエステルジオールの混合物)
c.ポリエステルジオール
d.ポリエーテルジオール
2. ジオールMW
3. 活性ポリウレタン構成成分のジオールwt%
4. 活性ポリウレタン構成成分のイソシアネートwt%。指摘のある場合を除いて、イソホロンジイソシアネートを使用した。
5. イオン置換基を伴う化合物中の酸のタイプ:すなわち「C」はカルボン酸タイプ、そして具体的にはジメチロールプロピオン酸に対応し、「S」はスルホン酸そして具体的にはN,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)−2−アミノエタン−スルホン酸に対応する。
6. 中和剤
7. 中和により中和されたイオン基の%
8. プロセス修正は、イオン基化合物が他のジオールの前に添加されるか後に添加されるかを指摘する。PMPは、溶媒、ジオール、イソシアネート、酸含有構成成分が全て一緒に添加されるプレポリマー混合プロセスに対応する。acid 1stは、酸含有構成成分が溶媒に添加され、それに続いてイソシアネートが添加され、その後ジオールが添加されることを意味している。acid 2ndは、ジオールとイソシアネート反応物質を溶媒に添加し;ジオールが全て反応してしまうまで反応させること;そしてその後に酸構成成分を添加することに対応する。
9. 反応溶媒:アセトン(本明細書ではAceと表現される)、N−メチルピロリジノン(本明細書ではNMPと記される)
10. サイズ排除クロマトグラフィにより測定される、PUDのMおよび最終的ポリウレタンのM
Synthesis of polyurethane dispersions Table 1 lists various synthesis parameters for the polyurethanes tested. The synthesis parameters listed in Table 1 are as follows:
1. The diol is an isocyanate reactive group and is:
a. PCD polycarbonate diol b. PCD / polyester diol (mixture of polycarbonate diol and polyester diol)
c. Polyester diol d. 1. Polyether diol Diol MW
3. Active polyurethane component diol wt%
4). Isocyanate wt% of active polyurethane component. Except where noted, isophorone diisocyanate was used.
5. The type of acid in the compound with an ionic substituent: “C” corresponds to the carboxylic acid type, and specifically dimethylolpropionic acid, “S” is the sulfonic acid and specifically N, N-bis. Corresponds to (2-hydroxyethyl) -2-aminoethane-sulfonic acid.
6). Neutralizing agent7. % Of ionic groups neutralized by neutralization
8). The process modification points out whether the ionic group compound is added before or after other diols. PMP corresponds to a prepolymer mixing process in which the solvent, diol, isocyanate, and acid-containing components are all added together. Acid 1 st means that the acid-containing component is added to the solvent, followed by the isocyanate, followed by the diol. acid 2 nd is a diol and isocyanate reactants were added to the solvent; it reacted to diol reacts all; and corresponds to the addition of subsequent acid component.
9. Reaction solvent: acetone (referred to herein as Ace), N-methylpyrrolidinone (referred to herein as NMP)
10. Mn of PUD and Mw of final polyurethane as measured by size exclusion chromatography.

ポリウレタン分散17;調製例
添加用漏斗、凝縮器、機械式撹拌器および窒素ガスラインが備わったアルカリおよび酸を含まない乾燥したフラスコに対して、177.5gのNMP、56.2gのN,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)−2−アミノエタン−スルホン酸を添加した。内容物を60℃まで加熱し、充分混合した。フラスコに対して、ショットとして0.62gのDBTLを添加し、添加用漏斗を介してフラスコに171.1gのIPDIを15分間にわたり補給した。残留IPDIは全て、20.4gのNMPを用いて、添加用漏斗から洗い出してフラスコ内に流し込んだ。
Polyurethane dispersion 17; Preparation Example 177.5 g NMP, 56.2 g N, N for an alkali and acid free dry flask equipped with an addition funnel, condenser, mechanical stirrer and nitrogen gas line -Bis (2-hydroxyethyl) -2-aminoethane-sulfonic acid was added. The contents were heated to 60 ° C. and mixed well. To the flask, 0.62 g of DBTL was added as a shot and the flask was charged with 171.1 g of IPDI through an addition funnel over 15 minutes. All residual IPDI was washed out of the addition funnel with 20.4 g NMP and poured into the flask.

フラスコ温度を65℃まで上昇させ、次に全ての固体材料が反応し溶解してしまうまで415分間保持した。発熱を制御するため70〜80gの増分で反応フラスコに366.2gのポリエステルジオール(アジピン酸/1,6ヘキサンジオール/イソフタル酸)を添加した。反応混合物を65℃で75分間、NCO含有量が1.64%(重量%)未満になるまで65℃で反応させた。混合物を35℃まで冷却し、59.5グラムのNMPを添加して粘度を低下させた。   The flask temperature was raised to 65 ° C. and then held for 415 minutes until all solid material had reacted and dissolved. To control the exotherm, 366.2 g of polyester diol (adipic acid / 1,6 hexanediol / isophthalic acid) was added to the reaction flask in 70-80 g increments. The reaction mixture was reacted at 65 ° C. for 75 minutes until the NCO content was less than 1.64% (wt%). The mixture was cooled to 35 ° C. and 59.5 grams of NMP was added to reduce the viscosity.

3分間にわたり35℃の温度で528gの2%NaOH溶液を、その後10分間にわたり560.1gの脱イオン水、その後5分間にわたり水中の6.25%のエチレンジアミン(本明細書でEDAと記される)を、別個の添加用漏斗を介して加え、この漏斗を次に200.0gの水で洗い流した。混合物を1時間室温で撹拌し、次に2時間45℃に保持した。   528 g of 2% NaOH solution at a temperature of 35 ° C. for 3 minutes, then 560.1 g of deionized water for 10 minutes, then 6.25% ethylenediamine in water for 5 minutes (referred to herein as EDA) ) Was added via a separate addition funnel, which was then flushed with 200.0 g of water. The mixture was stirred for 1 hour at room temperature and then held at 45 ° C. for 2 hours.

最終的ポリウレタン分散は、26.4%(重量%)の固形分含有量、18nmの平均粒径(d50)おびよ60cPsのブルックフィールド粘度(5rpm)を有している。 The final polyurethane dispersion has a solids content of 26.4% (% by weight), an average particle size (d 50 ) of 18 nm and a Brookfield viscosity (5 rpm) of 60 cPs.

比較用ポリウレタン分散2の調製例
添加用漏斗、凝縮器、撹拌器および窒素ガスラインが備わったアルカリおよび酸を含まない乾燥したフラスコに対して385gのDesmophene C1200(Bayerから市販されているポリエステルカーボネートジオール)、3.0gのZonyl(登録商標)TL(DuPontから市販されているフルオロ界面活性剤)、および120gのアセトンと0.04gのDBTLを添加した。内容物を40℃まで加熱し、充分混合した。次に122.7gのIPDIを、60分間40℃で添加用漏斗を介してフラスコに添加し、残留IPDIは全て15.5gのアセトンを用いて添加用漏斗からフラスコ内に洗い流した。
Example of Preparation of Comparative Polyurethane Dispersion 2 385 g of Desmophene C1200 (polyester carbonate diol commercially available from Bayer) for an alkali and acid free dry flask equipped with an addition funnel, condenser, stirrer and nitrogen gas line ), 3.0 g Zonyl® TL (a fluorosurfactant commercially available from DuPont), and 120 g acetone and 0.04 g DBTL. The contents were heated to 40 ° C. and mixed well. 122.7 g of IPDI was then added to the flask via the addition funnel at 40 ° C. for 60 minutes, and any residual IPDI was flushed from the addition funnel into the flask using 15.5 g of acetone.

フラスコ温度を50℃まで上昇させ、次に30分間保持した。32.3gのDMPAとそれに続いて21.9gのTEAを、添加用漏斗を介してフラスコに添加し、この漏斗を次に15.5gのアセトンで洗い流した。フラスコ温度をその後再び50℃まで上昇させ、NCO%が1.45%未満になるまで50℃に保持した。   The flask temperature was raised to 50 ° C. and then held for 30 minutes. 32.3 g of DMPA followed by 21.9 g of TEA was added to the flask via the addition funnel, which was then flushed with 15.5 g of acetone. The flask temperature was then raised again to 50 ° C. and held at 50 ° C. until the NCO% was below 1.45%.

50℃の温度で、10分間にわたり705gの脱イオン(DI)水を、次に5分間にわたり71gのEDA(水中の6.25%溶液として)を、添加用漏斗を介して加え、この漏斗を次に20.0gの水で洗い流した。混合物を1時間50℃で保持し、その後室温まで冷却した。   At a temperature of 50 ° C., 705 g of deionized (DI) water was added over 10 minutes and then 71 g of EDA (as a 6.25% solution in water) over 5 minutes via the addition funnel. Then it was washed off with 20.0 g of water. The mixture was held at 50 ° C. for 1 hour and then cooled to room temperature.

アセトン(−150.0g)を真空下で除去し、約35.0重量%の固形分および37nmの平均粒径を有する最終的ポリウレタン分散を残した。   Acetone (-150.0 g) was removed under vacuum, leaving a final polyurethane dispersion with about 35.0 wt% solids and an average particle size of 37 nm.

本発明による実施例1〜21;ポリウレタン分散   Examples 1 to 21 according to the invention; polyurethane dispersion

Figure 2013510929
Figure 2013510929

Figure 2013510929
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使用したジオール:
PUD1、Eternacol UH−50;UBE Chemical製の1,6−ヘキサンジオールベースのポリカーボネートジオール
PUD2、11、13および14、Desmophene;Bayerから市販されているヘキサンジオールベースのカーボネートコ−カプロラクトンジオール
PUD3、Stepanpol PD56;Stepanから市販されているオルトフタレート−ジエチレングリコールベースの芳香族ポリエステル
PUD4、16、17、18および19、アジピン酸/1,6ヘキサンジオール/イソフタル酸
PUD5、7、9および10、ポリテトラメチレングリコール、TERATHANE650
PUD6および8;Stepan PD200LV;Stepanから市販されているオルトフタレート−ジエチレングリコールベースの芳香族ポリエステル
PUD12、ポリテトラメチレングリコール、TERATHANE1000
PUD19および20、1,6−ヘキサンジオールベースのポリカーボネートジオール;UBE Chemicalから市販されているEternacolUH−200
選択されるポリウレタンについての測定された酸価
PUD5、90
PUD6、30.6
PUD17、25
PUD19、30.6
PUD9およびPUD10は合成の複製である。
PUD20およびPUD21は合成の複製である。
Diol used:
PUD1, Eternacol UH-50; 1,6-hexanediol based polycarbonate diol from UBE Chemical PUD2, 11, 13 and 14, Desmophene; hexanediol based carbonate co-caprolactone diol PUD3, Stepanpol PD56 commercially available from Bayer Orthophthalate-diethylene glycol based aromatic polyesters PUD4, 16, 17, 18 and 19, commercially available from Stepan, adipic acid / 1,6 hexanediol / isophthalic acid PUD5, 7, 9 and 10, polytetramethylene glycol; TERATHANE650
PUD 6 and 8; Stepan PD200LV; orthophthalate-diethylene glycol-based aromatic polyester PUD12, polytetramethylene glycol, TERATHANE 1000, commercially available from Stepan
Polycarbonate diol based on PUD 19 and 20,1,6-hexanediol; Eternacol UH-200 commercially available from UBE Chemical
Measured acid number for selected polyurethane PUD5, 90
PUD6, 30.6
PUD17, 25
PUD19, 30.6
PUD9 and PUD10 are synthetic replicas.
PUD20 and PUD21 are synthetic replicas.

比較例1〜9;ポリウレタン分散   Comparative Examples 1-9; polyurethane dispersion

Figure 2013510929
Figure 2013510929

組成物註:比較用PUD1は、Mace Adhesives and Coatings、Dudley Massachusettsから市販されているポリウレタン分散であるMace85−302である。   Composition V: Comparative PUD 1 is Mace 85-302, a polyurethane dispersion commercially available from Mace Adhesives and Coatings, Dudley Massachusetts.

使用されたジオール 比較用PUD2、3、5、7および8、Bayerから市販されているヘキサンジオールベースのカーボネートコーカプロラクトンジオールであるDesmophene
比較用PUD4、ポリテトラメチレングリコール、TERATHANE1400
比較用PUD5、Priplast3192;Unichemaから市販されているダイマー酸(C36)ベースのポリエステルジオール
Diol used Comparative PUDs 2, 3, 5, 7 and 8, Desmophene, a carbonate cocaprolactone diol based on hexanediol commercially available from Bayer
PUD4 for comparison, polytetramethylene glycol, TERATHANE1400
Comparative PUD5, Priplast 3192; dimer acid (C36) based polyester diol commercially available from Unichema

インクの調製および試験
インクは全て黒色SDPを用いて調製した。脱イオン水中の黒色SDPのスラリーに対して、順番にポリウレタン分散結合剤、グリセロール、エチレングリコールおよびSurfynol 465界面活性剤を添加した。10〜20分間混合した後、トリエタノールアミンでpHを8という最終値まで調整した。次に、5ミクロンのフィルターを通してインクをろ過し、脱ガスした。
Ink Preparation and Testing All inks were prepared using black SDP. In order to the slurry of black SDP in deionized water, polyurethane dispersion binder, glycerol, ethylene glycol and Surfynol 465 surfactant were added in order. After mixing for 10-20 minutes, the pH was adjusted to a final value of 8 with triethanolamine. The ink was then filtered through a 5 micron filter and degassed.

Figure 2013510929
Figure 2013510929

プリンタドライバを720dpi;色調整無し;精細度最高;高速用に設定したエプソンスタイラスカラー980を用いて、普通紙に印刷することにより、インクを評価した。これらの試料についてスミア試験を行なった。光学密度を、比較用PUD1からの印刷物についての結果と比較し、「+」の表記は、印刷物のODが比較例より優れていたことを意味し、「=」はODが比較例と等しかったことを意味し、「−」はODが比較例より低いことを意味していた。   The ink was evaluated by printing on plain paper using an Epson stylus color 980 set to 720 dpi; no color adjustment; highest definition; high speed. A smear test was performed on these samples. The optical density was compared with the results for the printed material from the comparative PUD1, and the notation “+” means that the OD of the printed material was superior to the comparative example, and “=” was equal to the OD of the comparative example. "-" Means that the OD is lower than that of the comparative example.

表4は、本発明による実施例1−21についての結果を示す。表は、ポリウレタン分散についてのスミア評定、光学密度および3つの熱パラメータ試験の結果を示している。   Table 4 shows the results for Examples 1-21 according to the present invention. The table shows the results of smear rating, optical density and three thermal parameter tests for polyurethane dispersion.

Figure 2013510929
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Figure 2013510929
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Figure 2013510929
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熱パラメータについて試験した場合に、ポリウレタンを選択するための損失弾性率およびピーク損失正接基準の両方を満たしたポリウレタン分散は、4、6、8、11、17、20および21である。   Polyurethane dispersions that meet both the loss modulus and peak loss tangent criteria for selecting polyurethane when tested for thermal parameters are 4, 6, 8, 11, 17, 20, and 21.

本発明によるインクと類似の要領で、比較用ポリウレタンをインクの形に調合し、テストした。結果は表5に報告されている。   Comparative polyurethanes were formulated into ink forms and tested in a manner similar to inks according to the present invention. The results are reported in Table 5.

Figure 2013510929
Figure 2013510929

比較用ポリウレタン分散は、本発明によるポリウレタン分散よりも低いスミア性能をもたらす結果となった。   The comparative polyurethane dispersion resulted in lower smear performance than the polyurethane dispersion according to the invention.

Claims (19)

約1重量%〜約20重量%の自己分散型顔料と約1重量%〜約10重量%のポリウレタン分散物とを含む水性インクジェットインク組成物において、前記ポリウレタン分散物が−30℃超〜35℃未満のガラス転移温度Tgを有し、
a. 1.7〜5×10パスカルの損失弾性率E’’、
b. ピーク損失正接が0.23〜0.65である、
という熱特性のうちの少なくとも1つを有し、ここで、前記ガラス転移温度Tg、ピーク損失正接および前記損失弾性率が、ポリウレタン分散物から調製された膜についての動的機械分析によって測定される、水性インクジェットインク組成物。
An aqueous inkjet ink composition comprising from about 1 wt% to about 20 wt% self-dispersing pigment and from about 1 wt% to about 10 wt% polyurethane dispersion, wherein the polyurethane dispersion is greater than -30C to 35C Having a glass transition temperature Tg of less than
a. 1.7-5 × 10 8 Pascal loss elastic modulus E ″,
b. The peak loss tangent is 0.23 to 0.65,
Wherein the glass transition temperature Tg, the peak loss tangent and the loss modulus are measured by dynamic mechanical analysis on a film prepared from a polyurethane dispersion. A water-based inkjet ink composition.
前記ポリウレタン分散物が1.7〜5×10パスカルの損失弾性率E’’を有し、前記ピーク損失正接が0.23〜0.65であり、ここで、ピーク損失正接および前記損失弾性率が、ポリウレタン分散物から調製された膜についての動的機械分析によって測定される、請求項1に記載の水性インクジェットインク組成物。 The polyurethane dispersion has a loss modulus E ″ of 1.7 to 5 × 10 8 Pascal, and the peak loss tangent is 0.23 to 0.65, where the peak loss tangent and the loss elasticity are The aqueous inkjet ink composition of claim 1, wherein the rate is measured by dynamic mechanical analysis on a film prepared from the polyurethane dispersion. 前記ポリウレタン分散物が、2.4〜4.5×10パスカルの損失弾性率E’’を有し、ここで前記損失弾性率が、前記ポリウレタン分散物から調製された膜についての動的機械分析によって測定されている、請求項1に記載の水性インクジェットインク組成物。 The polyurethane dispersion has a loss modulus E ″ of 2.4 to 4.5 × 10 8 Pascals, where the loss modulus is a dynamic machine for membranes prepared from the polyurethane dispersion The aqueous inkjet ink composition of claim 1, which is measured by analysis. 前記ポリウレタン分散物が0.24〜0.45のピーク損失正接を有し、ここで前記ピーク損失正接が、前記ポリウレタン分散から調製された膜についての動的機械分析によって測定されている、請求項1に記載の水性インクジェットインク組成物。   The polyurethane dispersion has a peak loss tangent of 0.24 to 0.45, wherein the peak loss tangent is measured by dynamic mechanical analysis on a membrane prepared from the polyurethane dispersion. 2. The aqueous inkjet ink composition according to 1. 前記自己分散型顔料が、アニオン親水性化学基を含む自己分散型カーボンブラック顔料である、請求項1に記載の水性インクジェットインク組成物。   The water-based inkjet ink composition according to claim 1, wherein the self-dispersing pigment is a self-dispersing carbon black pigment containing an anionic hydrophilic chemical group. 前記自己分散型カーボンブラック顔料上のアニオン親水性化学基がカルボキシル基を含む、請求項5に記載のインク。   The ink according to claim 5, wherein the anionic hydrophilic chemical group on the self-dispersing carbon black pigment contains a carboxyl group. 前記自己分散型顔料は、カルボニル、カルボキシル、ヒドロキシルおよびスルホンからなる群から選択される少なくとも1つの官能基を顔料の表面上に結合させるように、次亜塩素酸、スルホン酸またはオゾンで表面が酸化的に処理された顔料を含んでいる、請求項1に記載の水性インクジェットインク組成物。   The self-dispersing pigment is oxidized on the surface with hypochlorous acid, sulfonic acid or ozone so that at least one functional group selected from the group consisting of carbonyl, carboxyl, hydroxyl and sulfone is bonded onto the surface of the pigment. The water-based inkjet ink composition of claim 1, comprising a chemically treated pigment. 前記自己分散型顔料が、オゾンで表面が酸化的に処理された顔料を含む、請求項1に記載の水性インクジェットインク。   The water-based inkjet ink according to claim 1, wherein the self-dispersing pigment includes a pigment whose surface is oxidatively treated with ozone. 前記ポリウレタン分散物がアニオン安定化されたポリウレタン分散物である、請求項1に記載の水性インクジェットインク。   The water-based inkjet ink according to claim 1, wherein the polyurethane dispersion is an anion-stabilized polyurethane dispersion. 前記ポリウレタン分散物の前記ポリウレタンが、前記ポリウレタン分散物中のポリウレタンについて測定された10〜100mgKOH/グラムの酸価を有する、請求項1に記載の水性インクジェットインク。   The aqueous inkjet ink of claim 1, wherein the polyurethane of the polyurethane dispersion has an acid number measured for the polyurethane in the polyurethane dispersion of 10 to 100 mg KOH / gram. 前記ポリウレタン分散物の前記ポリウレタンが、約14,000超の重量平均分子量を有する、請求項1に記載の水性インクジェットインク。   The aqueous inkjet ink of claim 1, wherein the polyurethane of the polyurethane dispersion has a weight average molecular weight greater than about 14,000. 前記ポリウレタン分散物の前記ポリウレタンがスルホネートイオン基で置換されている、請求項1に記載の水性インクジェットインク組成物。   The aqueous inkjet ink composition of claim 1, wherein the polyurethane of the polyurethane dispersion is substituted with a sulfonate ion group. 2つ以上のポリウレタン分散物の組合せが使用される、請求項1に記載の水性インクジェットインク。   The aqueous inkjet ink of claim 1, wherein a combination of two or more polyurethane dispersions is used. 前記インクが、25℃で約20mN/m〜約70mN/mの範囲内の表面張力と、25℃で約1mPa・s〜約30mPa・sの範囲内の粘度とを有する、請求項1に記載の水性インクジェットインク。   The ink of claim 1, wherein the ink has a surface tension in the range of about 20 mN / m to about 70 mN / m at 25 ° C. and a viscosity in the range of about 1 mPa · s to about 30 mPa · s at 25 ° C. Water-based inkjet ink. 基材上にインクを噴出するステップを含むインクジェット印刷方法において、前記インクが、約1重量%〜約20重量%の自己分散型顔料と約1重量%〜約10重量%のポリウレタン分散とを含む水性インクジェットインクであり、前記ポリウレタン分散が−30℃超〜35℃未満のガラス転移温度Tgを有し、
a. 1.7〜5×10パスカルの損失弾性率E’’、
b. ピーク損失正接が0.23〜0.65である、
という熱特性のうちの少なくとも1つを有し、ここで、前記ガラス転移温度Tg、ピーク損失正接および前記損失弾性率が、ポリウレタン分散物から調製された膜についての動的機械分析によって測定される、方法。
In an inkjet printing method comprising ejecting ink onto a substrate, the ink comprises from about 1% to about 20% by weight of a self-dispersing pigment and from about 1% to about 10% by weight of a polyurethane dispersion. An aqueous inkjet ink, wherein the polyurethane dispersion has a glass transition temperature Tg of greater than −30 ° C. to less than 35 ° C .;
a. 1.7-5 × 10 8 Pascal loss elastic modulus E ″,
b. The peak loss tangent is 0.23 to 0.65,
Wherein the glass transition temperature Tg, the peak loss tangent and the loss modulus are measured by dynamic mechanical analysis on a film prepared from a polyurethane dispersion. ,Method.
前記基材が普通紙である、請求項15に記載の方法。   The method of claim 15, wherein the substrate is plain paper. 前記自己分散型顔料が自己分散型カーボンブラックである、請求項15に記載の方法。   The method of claim 15, wherein the self-dispersing pigment is self-dispersing carbon black. 前記ポリウレタン分散が、アニオン安定化ポリウレタン分散物である、請求項15に記載の方法。   The method of claim 15, wherein the polyurethane dispersion is an anion-stabilized polyurethane dispersion. 前記インクが、前記インクの重量に基づいて約0.01〜約10重量%の顔料と0.1〜約10重量%のポリウレタンとを含む、請求項15に記載の方法。   The method of claim 15, wherein the ink comprises about 0.01 to about 10 wt% pigment and 0.1 to about 10 wt% polyurethane based on the weight of the ink.
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